CNPq / Florações de cianobactérias em reservatórios de abastecimento de água têm ocorrido com uma frequência cada vez maior, causando diversos problemas de ordem operacional nos sistemas de tratamento de água em decorrência da elevada densidade de células, além de preocupações quanto à eficiência do tratamento na remoção de metabólitos como cianotoxinas e compostos odoríferos. Este trabalho teve por objetivo avaliar a aplicabilidade da Moringa oleifera Lam pura e associada ao policloreto de alumínio (PACl) na remoção de células de Microcystis aeruginosa, microcistinas, 2-MIB e geosmina por meio de flotação por ar dissolvido e filtração rápida, utilizando carvão ativado granular. Primeiramente, os sais NaCl e CaCl2 foram avaliados para a extração do coagulante de M. oleifera. As amostras consistiram em água sintética adicionada de ácido húmico e células de M. aeruginosa para valores iniciais de 25 uT. O coagulante obtido com 1M CaCl2 de M. oleifera apresentou maior eficiência de remoção de cor, turbidez e número de células, sendo, para ele, indicada como ideal a dose de 50 mg L-1. É indicado que o CaCl2 não permite uma maior eficiência de extração do coagulante, mas sim que participe na formação dos flocos. A partir desses resultados, considerou-se a substituição de 10 a 50% do coagulante salino por PACl. O conjunto de coagulantes em proporções de 70:30 e 60:40 de M. oleifera e PACl permitiram uma melhoria na eficiência de remoção de células e redução do carbono orgânico residual. Finalmente, para essas proporções, foi avaliada a contribuição do uso de carvão ativado granular (CAG) como camada intermediária de filtro de areia visando à remoção de microcistinas, 2-MIB e geosmina. As amostras foram adicionadas de 50 ng L-1 de 2-MIB e geosmina, e 25 μg L-1 de microcistina-LR equivalente, antes dos ensaios. O uso do filtro com camada intermediária de CAG para o conjunto de coagulantes na proporção 70:30 (M.oleifera:PACl) resultou em eficiências globais acima de 95% para a remoção de cor, turbidez, células de M. aeruginosa, microcistinas e geosmina, e de 51 a 75% de remoção de 2-MIB e carbono orgânico dissolvido. Deste modo, o uso de M. oleifera como clarificante de águas com a substituição de 30% por PACl pode reduzir gastos com reagentes por parte de alguns países que hoje importam seu material para clarificação da água, e a adição de CAG no filtro de areia poderia reduzir custos e espaço com a instalação de mais de uma etapa para a remoção de metabólitos. Assim, este conjunto é indicado como uma alternativa de tratamento convencional de água, devido à sua capacidade de remoção de células e metabólitos, além da manutenção de cor, turbidez e microcistinas abaixo dos níveis estipulados para água de consumo. / Nutrient inputs leads to more frequent algal blooms in water supply reservoir which causes operational problems in water treatment plants due to high density of cells, aside from complications induced by its capacity of production of cyanotoxins and taste and odour compounds. The present study had as purpose an evaluation of the applicability of Moringa oleifera Lam as a coagulant with and without polyaluminium chloride (PACl) in the removal of Microcystis aeruginosa cells, microcystins, 2-MIB and geosmin using dissolved air flotation and filtration, using granulated activated carbon (GAC). First, NaCl and CaCl2 salts were studied for extraction of the coagulant. Samples were obtained by the addition of humic acid and M. aeruginosa cells in synthetic water in order to obtain 25 NTU. Coagulant obtained with 1M CaCl2 showed a better performance for color, turbidity and cells removal, being indicated 50 mg L-1 dosage. CaCl2 would not extract better the active component of M. oleifera seeds, but participate on flocs formation. Based on this, PACl addition was evaluated and added in the ranges of 10 to 50% substitution of the saline coagulant. 70:30 and 60:40 proportions of M.oleifera:PACl were indicated in order to to remove turbidity, color and cells. Finally, the use of GAC as an intermediate layer in rapid sand filtration bed was evaluated as a function of microcystins, 2-mib and geosmine retention capacity. Cited proportions were followed by filtration, added of 2-MIB and geosmin 50 ng L-1 as well as 25 μg L-1 of microcystin-LR equivalent before tests. A 70:30 (M.oleifera:PACl) proportion followed by rapid sand filtration combined with GAC led to removal efficiencies above 95% for color, turbidity, M. aeruginosa cells, geosmin and microcystins, and 51 to 75% efficiencies for 2-MIB and dissolved organic carbon. Hence, M. oleifera usage as water coagulant with 30% of PACl can reduce costs for some countries, and the addition of a GAC layer on a sand filter can reduce cost and space in water treatment plants. This process is indicated as an alternative conventional treatment for the removal of cyanobacteria cells and metabolites, besides its capacity to maintain turbidity, color and microcystins below the stipulated levels for water consumption.

CAPES; CNPq; Fundação Araucária / O conhecimento das alterações ecológicas em um reservatório é de grande relevância para estudos de impacto ambiental e de avaliação de qualidade da água, sobretudo, o conhecimento da estrutura da comunidade fitoplanctônica, que têm uma importância fundamental dentro dos ecossistemas aquáticos, pois respondem de forma rápida às mudanças físicas e químicas da água, e contribuem de forma acentuada para a produção de matéria orgânica. O objetivo deste trabalho foi analisar a composição e abundância da comunidade fitoplanctônica sob influência das variáveis abióticas dentro de um eixo longitudinal em quatro reservatórios em cascata destancando a importância das populações de cianobactérias. Localizados no estado do Paraná, os reservatórios das Hidreléticas do rio Iguaçu; Foz do Areia, Salto Segredo, Salto Santiago e Salto Caxias foram escolhidos como área de estudo porque recebem alta carga de nutrientes de origem antrópica, com elevadas concentrações de fósforo e nitrogênio, e como consequência, a formação de frequentes florações. Para realização do estudo foram coletadas amostras para análise das variáveis abióticas e bióticas em doze pontos no reservatório de Foz do Areia, e em nove pontos nos demais reservatórios (Segredo, Santiago e Caxias), distribuídos da seguinte forma: três na região fluvial, três na intermediária e três na região lacustre, nos meses de novembro de 2012, fevereiro de 2013 e outubro de 2013. As amostras qualitativas de fitoplâncton foram coletadas através de uma rede de plâncton, e as quantitativas foram coletadas diretamente do ambiente. Todas as amostras foram fixadas imediatamente. A identificação das espécies foi realizada com o auxílio de um microscópio comum, enquanto a contagem dos indivíduos foi realizada utilizando câmara de sedimentação tubular em microscópio invertido. Foram feitas análises dos parâmetros físicos e químicos da água. Durante o período estudado foram registrados 232 táxons no total que pertenceram a 10 classes. As cianobactérias foram dominantes nos quatro reservatórios estudados, sendo responsável pelas florações ocorridas, principalmente sob influência das densidades de Microcystis aeruginosa e Sphaerocavum brasiliense nos reservatórios de Foz do Areia e Salto Segredo, nos meses de novembro de 2012 e fevereiro de 2013. A dominância de cianobactérias associadas à elevada temperatura e concentração de nutrientes nos reservatórios, mostram que o rio Iguaçu está passando por um intenso processo de degradação ambiental, que pode ameçar a integridade das comunidades biológicas e causar sérios danos à saúde do ecossistema como um todo. / Knowledge of ecological changes in a reservoir is of great relevance to the study environmental impact and of the water quality, especially the knowledge of phytoplankton community estructure, that has a role importante in aquatic ecosystems, which respond quickly to physical and chemical changes of the water, and markedly contribute to the production of organic matter. The objective of this work was to analyze the composition and abundance of phytoplankton under the influence of abiotic variables along a longitudinal axis in four reservoirs in a cascade system, emphasizing the importance of cyanobacteria populations. Located in the state of Parana, the reservoirs of hydroeletric stations of the Iguaçu River, namely, Foz do Areia, Salto Segredo, Salto Caxias and Salto Santiago, were chosen as the study area because they receive high nutrient load of anthropogenic origin, which contributes to increased concentrations of nitrogen and phosphorus, and consequently the formation of frequent blooms. To conduct this study were collected samples for analysis of abiotic and biotic variables in twelve points in the reservoir of Foz do Areia and nine points in the other reservoirs (Segredo, Santiago e Caxias), distributed as follows: three in river region, three in the intermediate region and three in the lake region, in November 2012, February 2013 and October 2013. Qualitative samples of phytoplankton were collected through a plankton net, and quantitative were collected directly from the environment. All samples were fixed immediately. The identification of the species was made with the aid of an common microscope, while the phytoplankton counting was made tubular sedimentation chamber using an inverted microscope. Analysis of physical and chemical parameters of water were made. During the study period, a total of 232 taxa were recorded that belonged to 10 classes. The cyanobacteria were dominant in the four reservoirs studied, being responsible for blooms occurred mainly under the influence of Microcystis aeruginosa and Sphaerocavum brasiliense densities in the reservoirs in Foz do Areia and Salto Segredo in November 2012 and February 2013. The dominance of cyanobacteria associated with high temperature and nutrient concentration in the reservoirs, show that the Iguazu River is undergoing an intense process of environmental degradation, which can threaten the integrity of biological communities and cause serious damage to the health of the ecosystem as a whole.

Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Estudos relatam que a matéria orgânica proveniente das células de cianobactérias é um importante precursor na formação de subprodutos da desinfecção (DBP), tais como trihalometanos totais (THM), o que é considerado indesejável, principalmente quando se adotam processos oxidativos avançados (POA) para o tratamento da água. Embora este processo induza a degradação dos compostos orgânicos, a mineralização completa destes pode não ser alcançada. Se o tratamento não for efetivo, a matéria orgânica é oxidada parcialmente, tendo como subproduto da oxidação o carbono orgânico assimilável (COA), podendo assim propiciar um aumento de precursores de trihalometanos. Este estudo teve por objetivo avaliar a formação de carbono orgânico assimilável ao partir do processo oxidativo UV/H2O2 de água contendo células de cianobactéria e a sua correlação com a formação de trihalometanos. O desenvolvimento experimental do estudo foi dividido em duas etapas principais, sendo: adaptação da metodologia padronizada para quantificação de COA, e ensaios foto-oxidativos em diferentes condições operacionais. Na primeira etapa, a metodologia padronizada com os organismos P-17 e NOX foi adaptada, substituindo-se a técnica de avaliação do crescimento microbiano usual (contagem por placas) pela técnica de citometria de fluxo. Na segunda etapa, foram realizados ensaios foto-oxidativos a partir da exposição de água contendo células de Microcystis aeruginosa ao processo oxidativo UV/H2O2 em diferentes dosagens de H2O2 (10, 25, 50, 75 e 100 mg L-1 ) a uma densidade celular de 250.000 cel mL-1 . Nesta etapa foram monitorados os parâmetros pH, residual de peróxido de hidrogênio, densidade de células de cianobactérias, carbono orgânico assimilável, carbono orgânico dissolvido (COD), e a formação de trihalometanos. A partir dos resultados obtidos, pode-se observar que a aplicação de processo UV/H2O2 no tratamento de águas com a presença de cianobactérias de fato contribui para a formação de COA, porém neste caso, essa formação não foi diretamente proporcional à formação de THM, como era esperado. Observou-se que enquanto a concentração de COA aumentou após a oxidação, o inverso ocorreu com a concentração de THM, o qual apresentou uma redução significativa após a oxidação. A concentração de COD obtida mostrou uma tendência similar a formação de THM, pois a concentração de ambos foi reduzida ao longo do processo oxidativo. Relacionando os dados de COD e COA pode-se observar que estes também apresentaram comportamento inverso. Enquanto a concentração de COD diminuiu, a de COA aumentou após a oxidação. Do ponto de vista da eficiência do processo UV/H2O2 na remoção de matéria orgânica proveniente de células de cianobactérias e (ou) precursores de DBP’s, a aplicação deste processo se mostrou uma alternativa factível no tratamento de águas contaminadas pela M. aeruginosa. / Studies have reported that organic matter from cyanobacteria cells is an important precursor in the formation of disinfection by-products (DBP), such as total trihalomethanes (THM), which is considered undesirable, especially when adopting advanced oxidative The treatment of water. Although this process induces the degradation of organic compounds, complete mineralization of these compounds may not be achieved. If the treatment is not effective, the organic matter is partially oxidized, with the assimilable organic carbon (AOC) as the by-product of oxidation, which may lead to an increase in trihalomethane precursors. This study aimed to evaluate the formation of organic carbon assimilable from the UV/H2O2 oxidative process of water containing cyanobacteria cells and its correlation with the formation of trihalomethanes. The experimental development of the study was divided into two main steps: adaptation of the standardized methodology for AOC quantification, and photo oxidative assays under different operating conditions. In the first step, the methodology standardized with the P-17 and NOX organisms was adapted, replacing the usual microbial growth evaluation technique (plate counting) using the flow cytometry technique. In the second step, photo-oxidative assays were performed from the exposure of water containing Microcystis aeruginosa cells to the UV/H2O2 oxidative process at different dosages of H2O2 (10, 25, 50, 75 and 100 mg L-1 ) at a density of 250.000 cell mL-1 . The pH, residual hydrogen peroxide, cell density of cyanobacteria, assimilable organic carbon, dissolved organic carbon (DOC), and the formation of trihalomethanes were monitored. From the obtained results, it can be observed that the application of UV/H2O2 process in the treatment of water contaminated by cyanobacteria does indeed contribute to the formation of AOC, however in this case, this formation was not directly proportional to the formation of THM, as Was expected. It was observed that while the concentration of AOC increased after oxidation, the inverse occurred with the concentration of THM, which showed a significant reduction after the oxidation. The DOC concentration obtained showed a tendency similar to THM formation, since the concentration of both was reduced throughout the oxidative process. Relating the data of DOC and AOC can be observed that these also presented an inverse behavior. While DOC concentration decreased, AOC increased after oxidation. From the point of view of the efficiency of the UV/H2O2 process in the removal of organic matter from cyanobacterial cells and (or) DBP precursors, the application of this process has proved to be a viable alternative in the treatment of water contaminated by M. aeruginosa.

Florações de cianobactérias são facilmente encontradas, devido ao crescente aporte de nutrientes nos corpos de águas naturais e artificiais, ocasionado pelos acelerados processos de eutrofização frutos da ocupação urbana e rural sem a observação de critérios mínimos. Microcystis aeruginosa é uma espécie de cianobactéria potencialmente produtora de cianotoxinas, comumente associada a casos de intoxicação em escala mundial. Novas tecnologias para o tratamento de água têm sido implementadas para cumprimento dos padrões de potabilidade exigidos pela legislação. O presente trabalho buscou analisar a produção científica mundial relacionada ao tratamento de água com presença de M.aeruginosa e MCLR, buscando identificar o estado da arte, além de embasar a discussão dos métodos propostos. O presente estudo está dividido em três artigos, no primeiro realizou-se uma análise bibliométrica das pesquisas mundiais relacionadas à cianobactérias, cianotoxinas e o tratamento de água, a partir da base de dados Scopus. No segundo artigo buscou-se avaliar a aplicabilidade dos AOPs UV-C e UV-C/H2O2 na degradação de Microcystis aeruginosa BB005 e MC-LR, e a análise dos efeitos da adição de nanopartículas de Ag, com base em um produto comercial composto por peróxido de hidrogênio (H2O2) e nanopartículas de prata (NAg). No terceiro artigo buscou-se avaliar a qualidade da água produzida a partir de ensaios de toxicidade aguda com Daphnia magna. Os resultados indicam que a fotólise e o processo UV-C/H2O2 apresentaram resultados satisfatórios, sendo uma alternativa eficiente. Porém, os resultados dos ensaios de ecotoxicidade inferem que estes tratamentos utilizados com a finalidade de degradar M. aeruginosa e MC-LR, possuem potencial de geração de subprodutos de degradação tóxicos: os ensaios com D. magna demonstraram toxicidade mesmo quando a água submetida a fotólise foi diluída quatro vezes. Com relação ao processo UV-C/H2O2 (sem e com adição de NAg), a amostra foi tóxica quando não diluída. Já quando empregada as NAg combinadas a radiação UV-C, esta apresentou toxicidade extremamente alta, afetando a mobilidade de todos os organismos teste em todas as diluições (até 16 x). / Cyanobacterial blooms are easily found, due to the increasing nutrient supply in natural and artificial bodies of water, caused by the accelerated processes of eutrophication, fruits of urban and rural occupation without observing minimum criteria. Microcystis aeruginosa is a specie of cyanobacteria that are potentially cyanotoxin-producing, commonly associated with cases of worldwide intoxication. New technologies for water treatment have been implemented to meet the standards of potability required by legislation. The present study looked for analyze the world scientific production related to the treatment of water with presence of M. aeruginosa and MC-LR, seeking to identify the state of the art, besides supporting the discussion of the proposed methods. The present study is divided into three articles, the first one was a bibliometric analysis of the world-wide research related to cyanobacteria, cyanotoxins and water treatment, from the Scopus database. In the second article evaluated the aplicability of UV-C e UV-C/H2O2 AOPs on degradation of Microcystis aeruginosa BB005 and MC-LR, and the analysis of effects Ag nanoparticles addition, based on a commercial product composed of hydrogen peroxide (H2O2) and silver nanoparticles (NAg). In the trird article evaluated the water quality produced, from acute toxicity tests with Daphnia magna. The results indicate that photolysis and the UV-C/H2O2 process presents satisfactory results, being an efficient alternative. However, the results of the ecotoxicity assays infer that these treatments used for the purpose of degrading M. aeruginosa and MCLR, have potential to generate toxic degradation byproducts: the D. magna assays demonstrated toxicity even when the water submitted to photolysis was diluted four times. Regarding the UV-C/H2O2 process (without and with NAg addition), the sample was toxic when undiluted. When NAg was used in combination with UV-C radiation, it showed extremely high toxicity, affecting the mobility of all test organisms at all dilutions (until 16x).

CNPq / Florações de cianobactérias em reservatórios de abastecimento de água têm ocorrido com uma frequência cada vez maior, causando diversos problemas de ordem operacional nos sistemas de tratamento de água em decorrência da elevada densidade de células, além de preocupações quanto à eficiência do tratamento na remoção de metabólitos como cianotoxinas e compostos odoríferos. Este trabalho teve por objetivo avaliar a aplicabilidade da Moringa oleifera Lam pura e associada ao policloreto de alumínio (PACl) na remoção de células de Microcystis aeruginosa, microcistinas, 2-MIB e geosmina por meio de flotação por ar dissolvido e filtração rápida, utilizando carvão ativado granular. Primeiramente, os sais NaCl e CaCl2 foram avaliados para a extração do coagulante de M. oleifera. As amostras consistiram em água sintética adicionada de ácido húmico e células de M. aeruginosa para valores iniciais de 25 uT. O coagulante obtido com 1M CaCl2 de M. oleifera apresentou maior eficiência de remoção de cor, turbidez e número de células, sendo, para ele, indicada como ideal a dose de 50 mg L-1. É indicado que o CaCl2 não permite uma maior eficiência de extração do coagulante, mas sim que participe na formação dos flocos. A partir desses resultados, considerou-se a substituição de 10 a 50% do coagulante salino por PACl. O conjunto de coagulantes em proporções de 70:30 e 60:40 de M. oleifera e PACl permitiram uma melhoria na eficiência de remoção de células e redução do carbono orgânico residual. Finalmente, para essas proporções, foi avaliada a contribuição do uso de carvão ativado granular (CAG) como camada intermediária de filtro de areia visando à remoção de microcistinas, 2-MIB e geosmina. As amostras foram adicionadas de 50 ng L-1 de 2-MIB e geosmina, e 25 μg L-1 de microcistina-LR equivalente, antes dos ensaios. O uso do filtro com camada intermediária de CAG para o conjunto de coagulantes na proporção 70:30 (M.oleifera:PACl) resultou em eficiências globais acima de 95% para a remoção de cor, turbidez, células de M. aeruginosa, microcistinas e geosmina, e de 51 a 75% de remoção de 2-MIB e carbono orgânico dissolvido. Deste modo, o uso de M. oleifera como clarificante de águas com a substituição de 30% por PACl pode reduzir gastos com reagentes por parte de alguns países que hoje importam seu material para clarificação da água, e a adição de CAG no filtro de areia poderia reduzir custos e espaço com a instalação de mais de uma etapa para a remoção de metabólitos. Assim, este conjunto é indicado como uma alternativa de tratamento convencional de água, devido à sua capacidade de remoção de células e metabólitos, além da manutenção de cor, turbidez e microcistinas abaixo dos níveis estipulados para água de consumo. / Nutrient inputs leads to more frequent algal blooms in water supply reservoir which causes operational problems in water treatment plants due to high density of cells, aside from complications induced by its capacity of production of cyanotoxins and taste and odour compounds. The present study had as purpose an evaluation of the applicability of Moringa oleifera Lam as a coagulant with and without polyaluminium chloride (PACl) in the removal of Microcystis aeruginosa cells, microcystins, 2-MIB and geosmin using dissolved air flotation and filtration, using granulated activated carbon (GAC). First, NaCl and CaCl2 salts were studied for extraction of the coagulant. Samples were obtained by the addition of humic acid and M. aeruginosa cells in synthetic water in order to obtain 25 NTU. Coagulant obtained with 1M CaCl2 showed a better performance for color, turbidity and cells removal, being indicated 50 mg L-1 dosage. CaCl2 would not extract better the active component of M. oleifera seeds, but participate on flocs formation. Based on this, PACl addition was evaluated and added in the ranges of 10 to 50% substitution of the saline coagulant. 70:30 and 60:40 proportions of M.oleifera:PACl were indicated in order to to remove turbidity, color and cells. Finally, the use of GAC as an intermediate layer in rapid sand filtration bed was evaluated as a function of microcystins, 2-mib and geosmine retention capacity. Cited proportions were followed by filtration, added of 2-MIB and geosmin 50 ng L-1 as well as 25 μg L-1 of microcystin-LR equivalent before tests. A 70:30 (M.oleifera:PACl) proportion followed by rapid sand filtration combined with GAC led to removal efficiencies above 95% for color, turbidity, M. aeruginosa cells, geosmin and microcystins, and 51 to 75% efficiencies for 2-MIB and dissolved organic carbon. Hence, M. oleifera usage as water coagulant with 30% of PACl can reduce costs for some countries, and the addition of a GAC layer on a sand filter can reduce cost and space in water treatment plants. This process is indicated as an alternative conventional treatment for the removal of cyanobacteria cells and metabolites, besides its capacity to maintain turbidity, color and microcystins below the stipulated levels for water consumption.