Adição de policloreto de alumínio e remoção de peixes bentívoros como técnicas de restauração de lagos rasos do semiárido brasileiro

Eutrophication is the most common cause of water quality degradation in the world. This process occurs by excessive nutrients inputs, nitrogen and phosphorus, to the aquatic systems resulting in algal and cyanobacterial blooms. In shallow lakes these effects are pronounced due to the higher interaction of the lake with watershed, air and sediment. There are innumerous restoration techniques of eutrophied lakes with a range of successful results but there is only one case of successful lake restoration in Brazil: Paranoá Lake in Brasília city. The Brazilian semiarid region has many artificial lakes, named açudes, which are mostly eutrophic and shallow lakes. The eutrophication in these lakes is reported and the phytoplankton community is dominated by potentially toxic cyanobacteria species, mainly Cylindrospermopsis raciborskii. The aim of this thesis is to test techniques for water quality management which can be easily applied in Brazilian semiarid lakes. Results from a laboratory experiment suggest that the addition of a phosphorus sorbent clay associated with an aluminium based coagulant is an effective technique in removing soluble reactive phosphorus and reducing C. raciborskii growth rate – cyanobacteria potentially toxic dominant in reservoirs of Brazilian semiarid – but this effect is dependent on the biomass in the application moment. Results from a field experiment in mesocosm in a eutrophied lake showed that the addition of aluminium based coagulant and removal of benthivorous fish is more efficient in removing total phosphorus and chlorophyll-a from water column than the isolated application of one of the techniques. Lastly, laboratory tests showed that aluminium based coagulant exhibited good performance in removing turbidity and total phosphorus from water of six reservoirs but the efficiency was reduced by algal biomass and pH. The results of this study showed that the improvement in water quality of eutrophied reservoirs in semiarid region is possible through internal loading control by phosphorus precipitation and inactivation in sediments or inhibition of phosphorus release by benthivorous fishes, and also that these results show are additives in water quality improvement.

Adição de policloreto de alumínio e remoção de peixes bentívoros como técnicas de restauração de lagos rasos do semiárido brasileiro

Eutrophication is the most common cause of water quality degradation in the world. This process occurs by excessive nutrients inputs, nitrogen and phosphorus, to the aquatic systems resulting in algal and cyanobacterial blooms. In shallow lakes these effects are pronounced due to the higher interaction of the lake with watershed, air and sediment. There are innumerous restoration techniques of eutrophied lakes with a range of successful results but there is only one case of successful lake restoration in Brazil: Paranoá Lake in Brasília city. The Brazilian semiarid region has many artificial lakes, named açudes, which are mostly eutrophic and shallow lakes. The eutrophication in these lakes is reported and the phytoplankton community is dominated by potentially toxic cyanobacteria species, mainly Cylindrospermopsis raciborskii. The aim of this thesis is to test techniques for water quality management which can be easily applied in Brazilian semiarid lakes. Results from a laboratory experiment suggest that the addition of a phosphorus sorbent clay associated with an aluminium based coagulant is an effective technique in removing soluble reactive phosphorus and reducing C. raciborskii growth rate – cyanobacteria potentially toxic dominant in reservoirs of Brazilian semiarid – but this effect is dependent on the biomass in the application moment. Results from a field experiment in mesocosm in a eutrophied lake showed that the addition of aluminium based coagulant and removal of benthivorous fish is more efficient in removing total phosphorus and chlorophyll-a from water column than the isolated application of one of the techniques. Lastly, laboratory tests showed that aluminium based coagulant exhibited good performance in removing turbidity and total phosphorus from water of six reservoirs but the efficiency was reduced by algal biomass and pH. The results of this study showed that the improvement in water quality of eutrophied reservoirs in semiarid region is possible through internal loading control by phosphorus precipitation and inactivation in sediments or inhibition of phosphorus release by benthivorous fishes, and also that these results show are additives in water quality improvement.

Alteração do estado trófico durante um evento de seca prolongada e seus impactos na biomassa algal de um manancial tropical da região semiárida

The main consequence of eutrophication is an increase in algal biomass, mainly cyanobacterial blooms. The high evaporation and low precipitation, characteristics of semiarid regions, contribute to the nutrients availability increase in drought periods and consequent aggravation of eutrophic condition in reservoirs. Climate changes tend to intensify eutrophication symptoms, mostly in a semiarid region. Therefore, the aim of this study was to evaluate the impact of an extended drought in algal biomass in Parelhas’s Boqueirão, a mesotrophic reservoir located in a semiarid tropical region. The low volume was associated to water quality degradation and to the high nutrients concentrations and low water transparency. The increase in nutrients availability in the water column, consequence of reduced precipitation and low reservoir’s volume, provided the necessary resources for algal growth and allowed a change in trophic state in Boqueirão reservoir. This study showed how an extended drought decreases water quality. The effect of drought in Boqueirão was late detected due to the reservoir´s low initial nutrients concentration. The reservoir´s volume reduction increased the nutrient availability along with the algal biomass increase and the reservoir´s trophic state change of mesotrophic to eutrophic.

Avaliação do potencial cancerigénico de microcistinas (cianotoxinas)

Tese de doutoramento em Farmácia (Toxicologia), apresentada à Faculdade de Farmácia da Universidade de Lisboa, 2009.

Valoração do efluente da indústria processadora de pescado por incorporação de nutrientes em aphanothece microscopica nägeli

Nesta tese procurou-se demonstrar a valoração do efluente do processamento de pescado por incorporação dos nutrientes em Aphanothece microscopica Nägeli a diferentes temperaturas. Para tanto o trabalho é composto de cinco artigos que objetivaram avaliar sob o ponto de vista do tratamento do efluente pela cianobactéria Aphanothece e a separação e avaliação da biomassa gerada. O primeiro artigo intitula-se “Influência da temperatura na remoção de nutrientes do efluente da indústria de pescado por Aphanothece microscopica Nägeli”, e teve por objetivo avaliar a influência da temperatura (10, 20 e 30ºC) em um sistema de tratamento pela cianobactéria Aphanothece na remoção de matéria orgânica, nitrogênio e fósforo do efluente oriundo do processamento de pescado. A análise dos resultados mostrou que a temperatura influenciou significativamente na remoção de DQO, NTK, N-NH4 + e P-PO4 -3 . Para os experimentos a 20 e 30ºC todos os limites estabelecidos para os parâmetros avaliados foram atingidos. O segundo artigo intitulado “Efeito de coagulantes no efluente da indústria da pesca visando à separação de biomassa quando tratado por cianobactéria” avaliou o efeito da concentração e pH de dois tipos de coagulantes, cloreto férrico (FeCl3) e sulfato de alumínio (Al2(SO4)3), na separação da biomassa da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli cultivada em efluente da indústria da pesca, assim como a remoção de matéria orgânica e nutrientes do efluente. Os resultados indicaram que o coagulante FeCl3 foi mais eficaz na remoção de todos os parâmetros testados. No que concerne à separação da biomassa, com um número de seis lavagens foi removido cerca de 97,6% da concentração de FeCl3 adicionado inicialmente. O terceiro artigo com o título “Caracterização da biomassa de Aphanothece microscopica Nägeli gerada no efluente da indústria da pesca em diferentes temperaturas de cultivo” avaliou a composição química da biomassa da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli quando desenvolvida em meio de cultivo padrão BG11 e no efluente do processamento de pescado. O quarto artigo teve como título “Influência do meio de cultivo e temperatura em compostos nitrogenados na cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli” objetivou avaliar o teor de compostos nitrogenados presentes na biomassa da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli quando cultivada em meio padrão e no efluente da indústria da pesca nas diferentes fases de crescimento. Para o estudo da composição química e nitrogenados no efluente foram realizados experimentos nas temperaturas de 10, 20 e 30ºC. As concentrações de proteína, cinzas e pigmentos aumentaram com o aumento da temperatura. Por outro lado, foi observada uma redução do teor de lipídios e carboidratos com o aumento da temperatura. O íon amônio juntamente com os ácidos nucléicos representa uma importante fração do nitrogênio não protéico presente na biomassa da cianobactéria Aphanothece. Ficou demonstrada a influência do meio de cultivo na concentração de nitrogênio, bem como a determinação de proteína pelo método de Kjeldahl superestima a concentração protéica em cianobactérias. O quinto artigo intitulado “Produção de proteína unicelular a partir do efluente do processamento do pescado: modelagem preditiva e simulação” avaliou a produção de proteína unicelular através do cultivo da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli no efluente da indústria da pesca. Os dados cinéticos de crescimento celular foram ajustados a quatro modelos matemáticos (Logístico, Gompertz, Gompertz Modificado e Baranyi). Os resultados demonstraram que o modelo Logístico foi considerado o mais adequado para descrever a formação de biomassa. A análise preditiva mostrou a possibilidade da obtenção de 1,66, 18,96 e 57,36 kg.m-3.d-1 de biomassa por volume do reator em 1000 h de processo contínuo, para as temperaturas de 10, 20 e 30ºC, respectivamente.

Composição do fitoplâncton e cianotoxinas em um reservatório utilizado para o abastecimento público: o efeito do tratamento de água convencional.

Florações de cianobactérias nocivas ocorrem frequentemente em reservatórios brasileiros, devido ao incremento de nutrientes pela eutrofização e pelas mudanças climáticas, como o aquecimento global. Estas florações alteram a qualidade dos corpos hídricos, produzindo compostos de gosto e odor e cianotoxinas, que representam um problema para as Estações de Tratamento de Água (ETAs). Estes compostos, quando dissolvidos na água dificultam os tratamentos convencionais. Além das cianobacérias, um dinoflagelado exótico tem ocorrido em águas doces brasileiras, incluindo reservatórios utilizados para o abastecimento público. Os reservatórios de Caxias do Sul (RS – Brasil) são gerenciados pelo Serviço Autônomo Municipal de Água e Esgoto (SAMAE) e apresentam um histórico de florações de cianobactérias nocivas, como Dolichospermum Bory de Saint-Vincent ex Bornet & Flahault e Microcystis (Kützing) ex Lemmermann, dentre outras. Além disso, desde 2012, tem ocorrido nestes reservatórios florações de Ceratium furcoides. Este organismo quando em extensas florações tem sido relacionado à perda da qualidade dos corpos hídricos. O reservatório Maestra foi construído entre os anos de 1965-1970 e abastece 22% da população de Caxias do Sul. Este reservatório fornece água para a ETA Celeste Gobatto, que utiliza o método convencional de tratamento da água. Este trabalho esta estruturado em três capítulos. O primeiro consiste de uma revisão bibliográfica de assuntos relavantes acerca do histórico do monitoramento da qualidade dos reservatórios no Brasil, da biologia de algas e cianobactérias, e as principais cianotixinas e acidentes devido à intoxicação no Brasil. Além disso, é feita uma breve revisão sobre o tratamento convencional da água, mostrando a importância de cada etapa para a remoção das impurezas, de acordo com os padrões de potabilidade da Portaria 2914. O segundo capítulo é manuscrito na forma de artigo científico intítulado “Composição de algas, cianobactérias e cianotoxinas no reservatório Maestra – Caxias do Sul, RS – Brasil”. Este estudo foi realizado entre janeiro de 2012 a abril de 2013. O terceiro capítulo consta de um manuscrito na forma de artigo científico, intitulado “Efeito do tratamento de água convencional na remoção de algas, cianobactérias e cianotoxinas em uma Estação de Tratamento de Água Convencional”. A eficiência de remoção foi avaliada em escala piloto, em uma Estação de Tratamento de Água de Caxias do Sul – RS a qual utiliza o método convencional de tratamento.

Cultivo de microalgas utilizando pentoses como fonte de carbono

As microalgas podem ser consideradas como um dos mais eficientes sistemas biológicos de transformação de energia solar em compostos orgânicos. Quando cultivadas em meios adequados, certas espécies podem duplicar sua biomassa diariamente. Além disso, possuem inúmeras vantagens, como: elevada velocidade de crescimento; potencial para absorver CO2, reduzindo assim a quantidade de emissões deste gás na atmosfera e diminuindo o efeito estufa. O objetivo do trabalho foi estudar o efeito do uso de pentoses no cultivo de Chlorella minutissima, Chlorella vulgaris, Chlorella homosphaera, Dunaliella salina, Spirulina paracas e Synechococcus nidulans, avaliando o perfil cinético do crescimento e a capacidade de produção de carboidratos e proteínas. Para o cultivo das microalgas foram utilizados os meios: Zarrouk, Bristol`S Modificado e DUN. Em todos os meios o componente nitrogenado foi reduzido pela metade e utilizado 1%, 5%, 10%, 20% e 30% de pentoses, com concentrações de xilose e arabinose que representassem as mesmas presentes em caldo hidrolisado do bagaço de cana de açúcar pré-tratado. Os cultivos foram realizados em fotobiorreatores de 2 L, mantidos em estufa a 30 ºC, fotoperíodo de 12h claro/escuro e 2500 Lx, com agitação a uma vazão de 0,75 v.v.m. . O crescimento de biomassa foi monitorado diariamente pela densidade ótica das culturas em espectrofotômetro a 670nm. Foram avaliados parâmetros cinéticos como a concentração máxima de biomassa, produtividade máxima e velocidade específica máxima de crescimento. A determinação do consumo das pentoses foi realizada através da metodologia de Somogy e Nelson, para a determinação de carboidratos foi utilizada uma adaptação do método do ácido 3,5 dinitro salicílico, as proteínas foram quantificadas pelo método de micro-Kjeldahl. Todas as microalgas foram capazes de consumir em no máximo quatro dias as concentrações de pentoses, e logo após esta etapa mixotrófica manter-se em crescimento autotrófico, destacando-se as cepas de Dunaliella salina e Synechococcus nidulans que esgotaram as maiores concentrações utililizadas em dois dias de cultivo. Para as cianobactérias estudadas, Spirulina paracas cultivada com 10% de C5, foi a que obteve os melhores resultados de concentração celular, produtividade e velocidade específica de crescimento máxima, 1,364 g.L-1 , 0,128 g.L-1 .dia-1 e 0,240 dia-1 . Em relação ao efeito na composição da biomassa, Synechococcus nidulans produziu o maior teor de proteínas, 62,9%, nos ensaios com 10% de C5. Já as cepas de Chlorophytas os melhores resultados foram obtidos com o uso de 5% de C5, para os parâmetros cinéticos destacam-se os valores encontrados para Dunaliella salina, onde a maior concentração de biomassa, produtividade e velocidade específica de crescimento foram 1,246 g.L-1 , 0,091 g.L- 1 .dia-1 e 0,379 dia-1 , respectivamente. Chlorella minutissima e Dunaliella salina foram as melhores produtoras de carboidratos, alcançando 58,6%/0,3 g.L-1 e 23,07%/0,29 g.L-1 ,respecivamente. Logo, o uso de pentoses nas microalgas em substituição as fontes tradicionais de carbono, resultou no crescimento das mesmas, o que mostra que estas podem agir como intermediários para a absorção de açúcares de cinco carbonos.

Eutrofização do reservatório Engenheiro Armando Ribeiro Gonçalves, no Rio Grande do Norte: implicações para o abastecimento público e para a piscicultura intensiva em tanques-rede

This study aimed to describe the spatial and temporal patterns of variation in trophic state and its relation with the structure and dynamics of planktonic community of a large reservoir located in semi-arid tropical region of Northeast Brazil. The reservoir Armando Ribeiro Gonçalves is the biggest reservoir of the Rio Grande do Norte State and is responsible for about 53% of all surface water accumulated in the State. The samples of water and plankton were taken monthly in 10 points distributed throughout the longitudinal axis of the reservoir and over a full hydrological cycle. The samples were collected to determine concentrations of total phosphorus, total nitrogen, chlorophyll a and suspended solids (fixed and volatile) and for determining the composition and abundance of phytoplanktonic and zooplanktonic species. During the study period, the reservoir was characterized as eutrophic and there was no trend of increasing the trophic state of the reservoir in the period of drought. The concentrations of total phosphorus and suspended fixed solids decreased towards the dam while the N:P ratios increased in the same direction due to the reduction in the phosphorus concentrations and relative constancy in the nitrogen concentrations. The N:P ratios observed were indicative of greater limitation by phosphorus than by nitrogen. However, as concentrations of both nutrients were high and the water transparency was very low, with secchi depth usually lower than one meter, it seems likely that the planktonic primary production of the reservoir is more limited by the availability of light than the availability of nutrients. High nutrient concentrations coupled with low availability of light may explain the continuing dominance of filamentous cyanobacteria such as Cylindrospermopsis raciborskii in the plankton of the reservoir.These cyanobacteria are potentially toxic and pose a serious environmental problem because it compromises the water quality for public supply, recreation and fishing when present in high densities as in this study. The mesozooplankton of the reservoir was dominated by the calanoid Notodiaptomus cearensis and the cladoceran Diaphanosoma spinulosum. In general, the structure of zooplankton community seems to be particularly influenced by the spatial variation of cyanobacteria. The results of the regression analyses show that both the chlorophyll a concentrations and the cyanobacteria biovolume were more strongly correlated with the nitrogen than with phosphorus and that the water transparency was more strongly correlated with algal biomass than with other sources of turbidity. The maximum load of phosphorus to attain the maximum permissible concentration of total P in the reservoir was estimated in 63.2 tonnes P/ year. The current external P load to the reservoir is estimated in 324 tonnes P / year and must be severely reduced to improve the water quality for water supply and allow the implementation of aquaculture projects that could contribute to the socio-economic development of the region

Estrutura e dinâmica do fitoplânctone bacterioplâncton em cultivos de camarão no Rio Grande do Norte-Brasil: impacto sobre o ambiente natural

This work aimed to study the structure and dynamic of Phytoplankton and Bacterioplankton in a complete cycle of shrimp cultivation (Litopenaeus vannamei) and determine the environmental factors responsible for the structural changes of these communities. The study was realized in a saltwater shrimp farm (Macaíba, RN), between September/2005 and February/2006, and in a freshwater shrimp farm (Ceará Mirim, RN), between May/2007 and September 2007. The samplings were collected weekly in saltwater farm and every fifteen days in freshwater farm. Total phosphorus, chlorophyll a and environmental parameters (pH, dissolved oxygen, salinity, temperature, depth and water transparency) were measured. Qualitative and quantitative analysis of the phytoplankton and bacterioplankton were carried out. The Shannon-Wiener ecologic indexes of diversity and the Pielou equitability indexes were calculated to the phytoplankton. Bacterial density was determined by epifluorescence microscopy. The data were statistically analyzed by Pearson correlation and t-Test. Chlorophycea were predominat in salt water and in the captation/drainage point (24 to 99%). Diatoms had higher wealth. The species Choricystis minor had the highest occurrence (100%) and dominance (90-100%), thus showing its adaptation to the high temperatures, salinity and low water transparency conditions. Filamentous Cyanobacteria like Oscillatoria sp., Pseudoanabaena sp. and Phormidium sp. had constant levels. The negative correlation between chlorophycea and water transparency, and the positive correlation between chlorophyll a and salinity, showed that the phytoplankton was well adapted to the low transparency and to the high salinity. The bacterioplankton was negatively correlated with the total phosphorus and salinity. In freshwater, Cyanobacteria were predominant (>80%), presenting some producers of toxins species like Microcystis sp., Aphanizomenon sp., Cylindrospermopsis raciborskii e Anabaena circinalis. Cyanobacterial density and total phosphorus and chlorophyll a concentrations exceeded the maximum value allowed by legislation. The means of total phosphorus varied from 264 to 627 Wg.L-1 and the means of chlorophyll a oscillated between 22 and 182 Wg.L-1. The phytoplankton species were selected by low availability of the light, high pH, temperature and high availability of total phosphorus. The bacterioplankton showed high densities (5,13 x 107 to 8,50 x107 Bac.mL-1). The studied environments (ponds and rivers) presented a high level of trophic state based on the high concentrations of chlorophyll a and total phosphorus and cyanobacteria dominance. The composition of species in the ponds and rivers was similar, as well as high concentrations of total phosphorus and chlorophyll a, highlighting the pollution caused by the discharges of the farms in natural environment

Eutrofização e capacidade de carga de fósforo de seis reservatórios a bacia do Rio Seridó, região semi-árida do Estado do RN

The eutrofization is a natural process of accumulation of nutrients in aquatic´s body that it has been accelerated for the human´s actives, mainly the related with the activities of camp, industrial and the inadequate disposition of the domestic sewage. The enrichment of the aquatic´s body with nutrients, mainly the nitrogen and the phosphorus, and the consequent proliferation of algae and Cyanobacteria can commit the quality of the water for the public provisioning, for the fish farming and for other ends. The problem becomes more critical when there is a shortage of water naturally as in the semi-arid area of the Brazilian northeast. Before that problem this work had as objective evaluates the trophic state of six reservoirs of the basin of River Seridó of Rio Grande of Norte and also estimate the capacity of load of match of the reservoir and risk probabilities based on the established limits by the resolution Conama 357/05. The results demonstrate that the six reservoirs are eutrofization, with concentration of total phosphorus and cloro a in the water upster to 50 e 12 μg l-1. The results show that space homogeneity exists in the state trophic of the reservoirs, but a significant variation interanual in function of the increase of the concentrations of nutrients and decrease of the transparency of the water with the reduction of the body of water accumulated in the reservoirs.The results of the simulation risk estocastic show that the reservoirs could receive annually from 72 to 216 Kg of P, assuming a risk of 10% of increasing in more than 30 μg l-1 the annual medium concentrations of total match in the water of these reservoirs. This load could be high in until 360 kg of P a year in case the managers assume a risk of 10% of increasing in more than 50 μg l-1 the annual medium concentrations of total phosphorus in the waters of these reservoirs

Efeitos de manipulações ascendentes e descendentes sobre a comunidade fitoplanctônica em um reservatório eutrófico no semi-árido brasileiro

Top-down (grazing) and bottom-up (nutrient, light) controls are important in freshwater ecosystems regulation. Relative importance of these factors could change in space and time, but in tropical lakes bottom-up regulation has to been appointed as more influent. Present study aimed to test the hypothesis that phytoplankton growths rate in Armando Ribeiro reservoir, a huge eutrophic reservoir in semi-arid region of Rio Grande do Norte state, is more limited by nutrient available then zooplankton grazing pressure. Bioassay was conduced monthly from September (2008) to August (2009) manipulating two levels of nutrients (with/without addition) and two level of grazers (with/without removal). Experimental design was factorial 2X2 with four treatments (X5), (i) control with water and zooplankton from natural spot ( C ), (ii) with nutrient addition ( +NP ), (iii) with zooplankton remove ( -Z ) and (iv) with zooplankton remove and nutrient addition ( -Z+NP ). For bioassay confection transparent plastic bottles (500ml) was incubate for 4 or 5 days in two different depths, Secchi`s depth (high luminosity) and 3 times Secchi`s depth (low luminosity). Water samples were collected from each bottle in begins and after incubates period for chlorophyll a concentration analysis and zoopalnktonic organisms density. Phytoplankton growths rates were calculated. Bifactorial ANOVA was performance to test if had a significant effect (p<0,005) of nutrient addition and grazers remove as well a significant interaction between factors on phytoplankton growths rates. Effect magnitude was calculated the relative importance of each process. Results show that phytoplankton growth was in generally stimulated by nutrient addition, as while zooplankton remove rarely stimulated phytoplankton growth. Some significant interactions happening between nutrient additions and grazers remove on phytoplankton growth. In conclusion this study suggests that in studied reservoir phytoplankton growth is more controlled by ascendent factors than descendent

Produção de carboidratos a partir do efluente de laticínios tratado por cianobactéria

Nesta tese foi demonstrado o potencial de produção de carboidratos por Aphanothece microscopica Nägeli cultivada no efluente oriundo de uma indústria de laticínios. Para tanto, o trabalho é composto de quatro artigos que objetivaram avaliar a produção de carboidratos em função da temperatura, inóculo e razões C/N e N/P do elfluente, bem como a possibilidade de reúso da água residuária. Foram utilizadas temperaturas de (10, 20 e 30ºC) e inóculo (100, 200 e 300 mg.L-1). A melhor condição indicada foi quando utilizou-se a temperatura de 30°C e 200 mg.L-1 de inóculo. Na sequência, considerando a temperatura e a concentração celular selecionada, foi estudada a influência das razões C/N e N/P na produção de carboidratos. Para tal, C/N (20, 40 e 60) e N/P (5, 10 e 15) na produção de carboidratos extracelulares foram avaliadas em cultivos a 30°C, tendo como inóculo 200 mg.L-1. Os melhores resultados obtidos, foram quando foi utilizado C/N 60 e N/P 10. Uma vez definidas as melhores condições de produção de carboidratos, foi estudado o processo de separação de biomassa do meio de cultivo, a partir dos coagulantes FeCl3, Al2(SO4)3 e tanino. O efeito dos coagulantes na separação da biomassa foram estudados, quanto ao pH (6,0, 7,0 e 8,0) e concentração de coagulantes (50, 300 e 550 mg.L-1), utilizando como parâmetro de medida, a eficiência de remoção de DQO, turbidez e sólidos suspensos (SS). Os resultados demonstraram que as concentrações de coagulantes influenciaram significativamente ao nível de significância de 5 %, na separação da biomassa, com eficiência significativa na remoção da DQO, turbidez e SS. A melhor condição avaliada foi a que utilizou tanino na concentração de 300 mg.L-1 e pH 7,0, o que resultou em uma água residuária com remoção média de 96 % da turbidez, com potencial de ser reutilizada. Por fim, foi realizada a identificação de carboidratos gerados por Aphanothece microscopica Nägeli. Os resultados evidenciaram uma biomassa com até 33,5 % de carboidratos totais, perfazendo uma fração de carboidratos extracelulares, na fase estacionária de crescimento celular, de aproximadamente 25 % e 8 % os carboidratos da parede celular. Ficou demonstrado ainda que a composição dos carboidratos extracelulares do microorganismo em estudo é constituído por mono e dissacarídeos perfazendo concentrações na ordem de 12,88 % de glicose, 3,54 % de rafinose, 3,43 % sacarose, 2,13 % de frutose e 2,45 % de ribose. Ficou demonstrado o potencial de produção de carboidratos por Aphanothece microscopica Nägeli quando cultivada no efluente da indústria de laticínios.

Monitoramento por microcontrolador do cultivo de spirulina em fotobiorreator raceway

A oportunidade de produção de biomassa microalgal tem despertado interesse pelos diversos destinos que a mesma pode ter, seja na produção de bioenergia, como fonte de alimento ou servindo como produto da biofixação de dióxido de carbono. Em geral, a produção em larga escala de cianobactérias e microalgas é feita com acompanhamento através de análises físicoquímicas offline. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi monitorar a concentração celular em fotobiorreator raceway para produção de biomassa microalgal usando técnicas de aquisição digital de dados e controle de processos, pela aquisição de dados inline de iluminância, concentração de biomassa, temperatura e pH. Para tal fim foi necessário construir sensor baseado em software capaz de determinar a concentração de biomassa microalgal a partir de medidas ópticas de intensidade de radiação monocromática espalhada e desenvolver modelo matemático para a produção da biomassa microalgal no microcontrolador, utilizando algoritmo de computação natural no ajuste do modelo. Foi projetado, construído e testado durante cultivos de Spirulina sp. LEB 18, em escala piloto outdoor, um sistema autônomo de registro de informações advindas do cultivo. Foi testado um sensor de concentração de biomassa baseado na medição da radiação passante. Em uma segunda etapa foi concebido, construído e testado um sensor óptico de concentração de biomassa de Spirulina sp. LEB 18 baseado na medição da intensidade da radiação que sofre espalhamento pela suspensão da cianobactéria, em experimento no laboratório, sob condições controladas de luminosidade, temperatura e fluxo de suspensão de biomassa. A partir das medidas de espalhamento da radiação luminosa, foi construído um sistema de inferência neurofuzzy, que serve como um sensor por software da concentração de biomassa em cultivo. Por fim, a partir das concentrações de biomassa de cultivo, ao longo do tempo, foi prospectado o uso da plataforma Arduino na modelagem empírica da cinética de crescimento, usando a Equação de Verhulst. As medidas realizadas no sensor óptico baseado na medida da intensidade da radiação monocromática passante através da suspensão, usado em condições outdoor, apresentaram baixa correlação entre a concentração de biomassa e a radiação, mesmo para concentrações abaixo de 0,6 g/L. Quando da investigação do espalhamento óptico pela suspensão do cultivo, para os ângulos de 45º e 90º a radiação monocromática em 530 nm apresentou um comportamento linear crescente com a concentração, apresentando coeficiente de determinação, nos dois casos, 0,95. Foi possível construir um sensor de concentração de biomassa baseado em software, usando as informações combinadas de intensidade de radiação espalhada nos ângulos de 45º e 135º com coeficiente de determinação de 0,99. É factível realizar simultaneamente a determinação inline de variáveis do processo de cultivo de Spirulina e a modelagem cinética empírica do crescimento do micro-organismo através da equação de Verhulst, em microcontrolador Arduino.

Demanda química de oxigênio, clorofila a e comunidade fitoplanctônica como indicadores da qualidade da água no Canal do Pataxó/RN

The current study examined spatial-temporal modifications and water quality through chemical and biotic indicators during both dry (January, February and November 2006) and wet seasons (March to June 2006). This study was carried out in Armando Ribeiro Gonçalves Reservoir, RN, Canal do Pataxó and after the water station treatment (WST). The physical-chemical parameters were measured in situ and inorganic nutrients, chlorophyll a and Free Oxygen Demand (FOD) were analyzed in laboratory conditions. Quali quantitative analyses of phytoplankton were carried out utilizing Sedgwick-Rafter camera. Results indicate that DQO concentrations were low. FOD concentrations in the reservoir were comparatively higher in the dry season (5.21 mgL-1; 5.64 mgL-1 e 6.05 mgL-1) in relation to the wet season (4.52 mgL-1; 4.12 mgL-1 e 4.92 mgL-1), in surface, intermediate and bottom waters, respectively. FOD values were inferior to 1.0mgL-1in both Canal do Pataxó and after WST, which is considered adequate for public use reservoirs. Although FOD concentrations were low, Armando Ribeiro Gonçalves Reservoir, Canal do Pataxó and WST were classified as euthophizied, mesotrophic ad oligotrophic, respectively, considering the Index of Trophic State Criteria. Chlorophyll a concentrations in the study reservoir were higher in the surface (199.2 µgL-1) during the wet season, whereas in Canal do Pataxó concentrations decreased from 1.56 µgL-1 to 0.028 µgL-1, and after WST values were low (0.059 µgL-1). Dominance of cianobacterias, such as Planktotrhix agardhii (dry season) and Microcystis sp (wet season) was registered in all three areas. In the reservoir and Canal do Pataxó, density of cianobacterias, such as P. agardhii and Microcistys sp., was superior to the values allowed by the Health ministry (HM). However, after WST, density values of cianobacteria were inferior to values established by the HM

Avaliação transcricional de Glutationas -transferases em PEIXE-ZEBRA (Danio rerio) e alterações causadas pela exposição á Microcistina-LR

As Microcistinas são heptapeptídios cíclicos produzidos como metabólitos secundários por diferentes espécies de cianobactérias, sendo relevantes pelo seu potencial hepatotóxico. Peixes apresentam estratégias bioquímicas para detoxificar contaminantes ambientais, incluindo a ativação de enzimas de fase II de biotransformação, que incluem as isoformas de glutationa S-transferase (GST). As GST catalizam a conjugação de glutationa reduzida (GSH) com uma variedade de xenobióticos, incluindo as microcistinas. O presente estudo avaliou os níveis transcricionais de quinze isoformas de GST a fim de identificar isoformas possivelmente envolvidas na detoxificação de contaminantes ambientais como a microcistina-LR (MC-LR) em Danio rerio. A técnica de PCR em tempo real (RT-qPCR) foi utilizada para avaliação dos níveis transcricionais, permitindo análise das GST em diferentes órgãos, abundância e a ativação/repressão das isoformas de GST pela exposição à MC-LR. Foram avaliados os possíveis efeitos causados em brânquia e fígado após exposição por 24 hs às concentrações de 5 µg.L-1 e 50 µg.L-1 de MC-LR. Baseado nos scores de estabilidade para oito genes normalizadores, foram selecionados glicose-6-fosfato desidrogenase (g6pdh), β-actina1 e beta-2-microglobulina (b2m); b2m, alfa-tubulina 1 (tuba) e β- actin1; e tuba, b2m e g6pdh, para normalização dos níveis trancricionais de GST para distribuição órgão-específica, abundância e efeito da MC-LR em brânquia e fígado, respectivamente. A avaliação transcricional da distribuição órgão-específica revelou níveis significativos de gstal e gstk1.1 no fígado; gstp1 e gstp2 em brânquia; mgst3a, gstr1, gstm2, gstm33, gstp1, gstp2 e gstk1.1 no intestino; gstm2, gstm3 e gstal no olho e gstt1a e gsta2.1 no cérebro. Considerando os níveis de transcritos para um dado órgão, gstk1.1, gstal, gstp1 e gstt2 foram mais abundantes nos órgãos de detoxificação, tais como o fígado, brânquias e intestino, enquanto gstt1a e gsta2.1 foram mais abundantes no rim. Em brânquia, gsta2.1 e gstt1b foram reprimidas por 5 µg.L-1 de MC-LR e mgst1.1 foi reprimida em 50 µg.L-1 de MC-LR. No fígado, as isoformas gst2.2 e gstp2 foram reprimidas em ambas as concentrações, gstal foi reprimida em 5 µg.L-1, e gstt1a e gstk1.1 foram reprimidas em 50 µg.L-1 de MC-LR. As isoformas gstal, gstr1, gstp1, mgst3a, gstm1, gstm2 e gstm3 não foram alteradas pela exposição a MC-LR. Os resultados obtidos fornecem informações para a escolha de isoformas específicas de GST possivelmente envolvidas na detoxificação/toxicidade de MC-LR, a serem melhores caracterizadas ao nível protéico e também contribui para a escolha de genes normalizadores a serem utilizados em outros estudos da mesma natureza