Nesse trabalho avaliaram-se quatro hipóteses sobre a remoção do alquilbenzeno linear sulfonado (LAS) em reator EGSB (expanded granular sludge bed) alimentado ora com água residuária de lavanderia comercial, ora como meio sintético acrescido de LAS Padrão, com e sem suplementação de Fe(III) afluente. Para tanto, em todas as hipóteses utilizou-se reator EGSB (1,4 L) com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 36h, condição mesofílica (30ºC) e carga de LAS específica aplicada (CLEA) variando de 1,0 - 2,7 mgLAS.gSTV-1.d-1. DGGE e sequenciamento massivo do gene rRNA 16S (Plataforma 454-Pirosequenciamento e Ion Torrent) foram utilizados para caracterização microbiana. Em relação à Hipótese A avaliou-se o efeito da adaptação prévia da biomassa na remoção do LAS em água residuária. Para tanto, o EGSB-BA (biomassa adaptada) teve uma etapa prévia com LAS padrão e meio sintético (Etapa I), seguida da Etapa II com água residuária; e o EGSB-BNA (biomassa não adaptada) teve etapa única e alimentação diretamente com água residuária. Para a Hipótese B avaliou-se o efeito da suplementação com meio sintético na remoção de LAS em água residuária. Para tanto, o EGSB-Ag.Lav foi alimentado apenas com água residuária e bicarbonato de sódio e duas CLE (Etapa II - 1,0 e Etapa III - 2,7 mg LAS.gSTV-1.d-1). Em relação às Hipóteses C e D, avaliou-se o efeito da suplementação de Fe(III) na remoção de LAS Padrão em meio sintético e LAS em água residuária, respectivamente. A Hipótese A foi refutada uma vez que as remoções de LAS em EGSB-BA-Etapa II (76%) e EGSB-BNA-Etapa I (78%) foram similares (ambas com água residuária). A remoção de LAS foi maior quando foi adicionada água residuária (EGSB-BA-Etapa II-76%) do que com LAS Padrão (EGSB-BA-Etapa I-63%). A Hipótese B foi aceita, uma vez que a alimentação do EGSB apenas com água residuária de lavanderia (CLE 1,0 mg LAS.gSTV-1.d-1) mais bicarbonato de sódio resultou em remoções do surfactante de 93%, ou seja, 15-17% maior que nos reatores suplementados com meio sintético (EGSB-BA Etapa II e EGSB-BNA Etapa I). Na Etapa III verificou-se diminuição da remoção em 30%. A Hipótese C foi aceita uma vez que se notou 20% de aumento na remoção de LAS quando comparado com reator não suplementado com Fe(III) (EGSB-Fe - 84,3% e EGSB-BA Etapa I - 63,5%). A Hipótese D foi refutada, uma vez que embora tenha sido obtida alta remoção de LAS (91,2%), esta não foi acompanhada pela redução férrica. Por meio do DGGE (domínio Bactéria) notou-se estratificação microbiana ao longo do reator na Etapa III (Hipótese B), provavelmente, em função do tamanho do grânulo que variou ao longo do reator. Por meio do sequenciamento massivo identificou-se bactérias semelhantes à Geobacter na amostra proveniente do reator EGSBFe da Hipótese C (17% da abundância relativa), portanto, as condições impostas favoreceram esse gênero. Fato este não observado para o reator EGSB-Fe-Ag.Lav. da Hipótese D. A comparação da análise filogenética das bactérias para os diferentes reatores permitiu identificar gêneros em comum relacionados com a degradação de LAS, a saber: Desulfobulbus, Geobacter, Syntrophorhabdus, Sporomusa, Comamonas, Holophaga, Mycobacterium, Pseudomonas, Stenotrophomonas e Synergistes. / This study evaluated four hypotheses about the removal of linear alkylbenzene sulfonate (LAS) in EGSB reactor (expanded granular sludge bed) fed sometimes with commercial laundry wastewater, sometimes with synthetic medium more Standard LAS, with and without Fe(III) influent supplementation. Therefore, in all hypotheses were used an EGSB reactor (1.4 L) with a hydraulic retention time (HRT) of 36 h, mesophilic condition (30°C) and load specific LAS (CLE) ranging from 1,0 to 2,7 mgLAS.gSTV-1.d-1. DGGE and massive sequencing of 16S rRNA gene (454-pyrosequencing and Ion Torrent platform) were used for microbial characterization. Regarding the Hypothesis A, it was evaluated the effect of biomass pre-adaptation for removal of LAS in wastewater. Then, the EGSBBA (adapted biomass) had a previous step with standard LAS and synthetic medium (Phase I), followed by Stage II with wastewater; and EGSB-BNA (not adapted biomass) had single step and feeding directly with wastewater. Regarding the Hypothesis B, it was evaluated the effect of synthetic medium supplementation in the removal of LAS in wastewater. Then, the EGSB-Ag.Lav was fed only with wastewater and sodium bicarbonate with two CLE (Stage II - 1,0 e Stage III - 2,7 mg LAS.gSTV-1.d-1). Regarding the Hypothesis C and D, it was evaluated the effect of Fe(III) supplementation in the removal of standard LAS and LAS in wastewater, respectively. The Hypothesis A was refuted since the LAS removal in EGSB-BA-Stage II (76%) and EGSB-BNA-Step I (78%) were similar (both with wastewater). The LAS removal was highest when wastewater was added (EGSB-BA-Stage-II 76%) than with standard LAS (EGSB-BAStage- I 63%). The Hypothesis B was accepted, since the feed of the EGSB only with wastewater from laundry (CLE 1,0 mg LAS.gSTV-1.d-1) more sodium bicarbonate resulted in removal of 93% of surfactant, in other words, 15-17% higher than in the reactors supplemented with synthetic medium (EGSB-BA Stage II e EGSB-BNA Stage I). In the Stage III, there was a decrease by 30% of LAS removal. The Hypothesis C was accepted, since there was an increase of 20% in the removal of LAS as compared to unsupplemented reactor with Fe (III) (EGSB-Fe - 84,3% e EGSB-BA Stage I - 63,5%). The Hypothesis D was refuted since although high LAS removal was obtained (91,2%), this was not accompanied by ferric reduction. By means of DGGE (Bacteria domain) was noted a microbial stratification along the reactor in the Stage III (Hypothesis B), probably in function of granule size along the reactor. By means of massive sequencing were identified bacteria similar to Geobacter in the sample from the reactor EGSB-Fe Hypothesis C (relative abundance 17%), therefore, the conditions favored this genre. This fact was not observed in the reactor EGSB-Fe-Ag.Lav. hypothesis D. A comparison of phylogenetic analysis of bacteria for different reactors allowed to identify common genera related to LAS degradation, namely: Desulfobulbus, Geobacter, Syntrophorhabdus, Sporomusa, Comamonas, Holophaga, Mycobacterium, Pseudomonas, Stenotrophomonas and Synergistes.

O objetivo deste estudo foi avaliar a remoção do surfactante não iônico álcool etoxilado de cadeia não ramificada (AE) em reator anaeróbio de leito fluidificado preenchido com areia como material suporte, em escala de bancada (1,2 L) com TDH de 18 horas, recirculação e fluxo contínuo. O reator foi inoculado com lodo proveniente de reator UASB utilizado no tratamento de dejetos de suinocultura e alimentado com substrato sintético acrescido de surfactante não iônico GENAPOL® C-100 (Sigma-Aldrich®) como fonte de (AE). Análises de monitoramento da concentração do surfactante não iônico AE e matéria orgânica, bem como, dos parâmetros físico-químicos foram realizadas para observar e quantificar a estabilidade do reator, na remoção e degradação do surfactante. A operação do reator foi dividida em cinco etapas: inoculação (535±121 mg/L de DQO), adaptação da biomassa (600±70 mg/L de DQO), Fase I (4,7 mg/L de AE e 623±65 mg/L de DQO), Fase II (22,5 mg/L de AE e 735±87 mg/L de DQO), Fase III (51,4 mg/L de AE e 697±68 mg/L de DQO), Fase IV (107,4 mg/L de AE e 845±87 mg/L de DQO) e Fase V (97,9 mg/L de AE e 882±126 mg/L de DQO). Aplicação das técnicas de PCR/DGGE e pirosequenciamento da região do rRNA 16S foi realizada para constatar a diversidade microbiana nas fases operacionais IV e V. A eficiência média de remoção de matéria orgânica e AE foi de 88% e 99%, respectivamente, durante a operação do reator. A similaridade das populações dos Domínios Archaea e Bacteria foi de 74% e 59%, respectivamente, para as amostras da Fase IV (com sacarose) e Fase V (sem sacarose). A sacarose não alterou o comportamento físico-químico do reator de leito fluidificado, mas este co-substrato influenciou, tanto, na produção de ácidos orgânicos voláteis, quanto, na diversidade dos microrganismos envolvidos na degradação do AE. Por meio da análise de pirosequenciamento das amostras das Fases IV e V do material suporte e separador de fases do reator foram identificados 83 gêneros dos quais 18 foram relacionados com a degradação de surfactante não iônico, bem como, seus subprodutos. Obteve-se maior abundância relativa para os seguintes gêneros: Sporomusa, Geobacter, Desulfobulbus, Synergistes, Sedimentibacter, Holophaga, Serpens e Azonexus. Observou-se elevada diversidade filogenética e similaridade com sequências de bactérias relacionadas com a degradação de surfactante não iônico AE. / The aim of this study was to evaluate the removal of nonionic alcohol ethoxylate non-branched (AE) in anaerobic fluidized bed reactor filled with sand as support material, on a bench scale (1.2 L) with 18 hours of TDH, recirculation and continuous flow. The reactor was inoculated with sludge from a UASB reactor used in the treatment of swine manure and fed with synthetic substrate plus nonionic GENAPOL® C-100 (Sigma-Aldrich®) as a source of AE. Monitoring analysis of the nonionic surfactant AE concentration and organic matter, as well as the physicochemical parameters were performed to observe and quantify the reactor stability, in the removal and degradation of the surfactant. The reactor operation was divided into five phases: inoculation (535±121 mg/L of COD), biomass adaptation (600±70 mg/L of COD), Phase I (4,7 mg/L of AE and 623±65 mg/L of COD), Phase II (22,5 mg/L of AE and 735±87 mg/L of COD), Phase III (51,4 mg/L of AE and 697±68 mg/L of COD), Phase IV (107,4 mg/L of AE and 845±87 mg/L of COD) and Phase V (97,9 mg/L of AE and 882±126 mg/L of COD). Application of the techniques PCR/DGGE and pyrosequencing of the 16S rRNA region were performed to observe the microbial diversity in the operational phases IV and V. The average removal efficiency of organic matter and AE was 88% and 99%, respectively, during the reactor operation. The populations similarity of the Archaea and Bacteria Domains were 74% and 59%, respectively, for samples from Phase IV (with sucrose) and Phase V (without sucrose). Sucrose did not alter the physical-chemical behavior of the fluidized bed reactor, but this co-substrate influenced both in the volatile fatty acids production, as in the diversity of microorganisms involved in the AE degradation. Through the pyrosequencing analysis of samples from Phases IV and V of the reactor (support material and phase separator), 83 genera were identified of which 18 were related to the nonionic surfactant degradation, as well as its byproducts. Highest relative abundance values were obtained for the following genera: Sporomusa, Geobacter, Desulfobulbus, Synergistes, Sedimentibacter, Holophaga, Serpens and Azonexus. A high phylogenetic diversity and similarity to sequences of bacteria related to the degradation of nonionic AE surfactant were observed.

O algodão transgênico Bollgard® (algodão Bt) contém o gene cry1Ac da bactéria Bacillus thuringiensis, que confere a planta resistência a Lepidopteros. A expressão deste gene na planta pode acarretar efeitos ecológicos adversos à microbiota do solo e da rizosfera. Em casa-de-vegetação, a comunidade bacteriana associada ao algodão Bt foi comparada a do algodão convencional, em dois tipos de solos e quatro estádios fenológicos. Amostras de rizosfera foram avaliadas por técnicas dependentes e independentes de cultivo. As técnicas de contagem de bactérias e DGGE permitiram observar os efeitos do algodão Bt na densidade e diversidade de Pseudomonas e bactérias totais, durante os estádios iniciais de desenvolvimento da planta. A toxina Cry foi detectada na rizosfera de algodão Bt, em todo ciclo da cultura. Nas fases de formação do botão floral e abertura das maçãs, a atividade microbiana foi maior na rizosfera do algodão Bt. Esses resultados indicam o potencial do ambiente rizosférico em reestabelecer à estrutura da comunidade bacterina após um impacto temporal. / The transgenic cotton Bollgard® (Bt cotton) contains the cry1Ac gene from the Bacillus thuringiensis bacterium, which confers the plant resistance against some insects. The expression of this gene in the plant can cause adverse ecological effects on soil and rhizosphere microbiota. In a greenhouse experiment, the bacterial community associate to Bt cotton was compared to non-transgenic parental cultivar plants, in two types of soil at different plant development stages. Rhizosphere communities were evaluated by culture-dependent and independent approaches. Results reveal the effect of the Bt cotton in the density and diversity of Pseudomonas and total bacteria, during initial plant development stages. The Cry toxin was detected in the rhizosphere of Bt cotton, during all plant cycle. In the phases of flower formation and fruit opening, the microbial activity was greater in the rhizosphere of Bt cotton. These results show the potential of the rhizosphere to reestablish the original structure of the bacterial community after a temporary impact.

A diversidade microbiana é geralmente considerada por seu papel nos principais processos do ecossistema, tais como a decomposição da matéria orgânica e ciclos biogeoquímicos. No entanto, informações sobre o impacto da diversidade em funções menores, como degradação de xenobióticos são escassas. Nós estudamos a partir da abordagem da \'diluição para extinção\', o papel da diversidade sobre a capacidade da comunidade microbiana em degradar o fungicida clorotalonil (organoclorado). Também estudamos o comportamento da comunidade bacteriana após aplicação do pesticida no solo com e sem biochar. A diversidade microbiana do solo natural foi alterada artificialmente por diluição, constituindo um gradiente de diversidade (SN > 10-1 > 10-3 > 10-6), seguido pela inoculação em amostras de solo estéril e posterior reestruturação (15 dias). Após a reestruturação da comunidade, as amostras foram manejadas com biochar (1% m/m) e tratadas com a dose de campo do CHT. O comportamento da comunidade bacteriana foi estudo por PCR-DGGE e qPCR do gene 16S rDNA através de um experimento com molécula fria (não radiomarcada). Enquanto a capacidade de degradação do CHT foi estudada por radiorespirometria (14C-CHT). Inicialmente, a comunidade de bactérias foi influenciada pelo gradiente de diversidade obtido por diluição. A separação dos grupos bacterianos se mostrou bastante similar nos três primeiros períodos pré-aplicação do CHT (SN > 10-1 - 10-3 > 10-6), enquanto que no período de 15 dias, a dinâmica de grupos foi alterada (SN > 10-1 > 10-3 - 10-6). O fungicida e o biochar não exerceram efeitos na comunidade bacteriana no tempo zero (imediatamente após a aplicação), a modificação no perfil da comunidade foi atribuído à diluição. Nos períodos de 21 e 42 dias, o perfil comunidade bacteriana apresentou forte modificação. Os grupos bacterianos se mostraram mais dispersos quando considerado somente o CHT. Embora, a análise de ANOSIM indicou não haver diferença nas amostras com e sem biochar, sugerindo que o clorotalonil foi quem mais contribuiu na dispersão dos grupos bacterianos. No período de 42 d, a comunidade apresentou resposta positiva, sendo observado aumentos no número de bandas e no índice de Shannon em todos tratamentos. Isto possivelmente, devido a menor concentração do fungicida disponível na solução do solo, diminuindo assim, os efeitos deletérios sobre a comunidade. Os dados de qPCR não apresentaram alteração no número de copias do gene 16S rDNA em todos os tratamentos. A remoção da diversidade impactou fortemente a capacidade da comunidade bacteriana de degradar o clorotalonil. Apesar da capacidade de degradar não ter sido perdida, a mínima alteração na diversidade promoveu elevada redução na taxa de mineralização do CHT. A dissipação do CHT se mostrou rápida (D50 < 1 dia) em todos os tratamentos, além disso, a formação de 14C-resíduos não extraíveis foi constituiu um dos principais mecanismos de dissipação do CHT. A partir da degradação do fungicida, foram detectados três metabólitos. Conclui-se que a modificação por diluição da diversidade bacteriana promoveu impacto negativo na mineralização do clorotalonil. E que a formação de resíduos não extraíveis consistiu no principal mecanismo de dissipação do CHT em ambos solos. / Microbial diversity is generally considered for his role in key ecosystem processes, such as decomposition of organic matter and biogeochemical cycles. However, information about the impact of diversity on minor functions, such as degradation of xenobiotics is scant. We study from the approach of \'dilution to extinction\', the role of diversity on the capacity of microbial community to degrade the chlorothalonil (organochlorine). We also studied the behavior of bacterial community after applying the pesticide in the soil with and without biochar. Microbial diversity of the soil natural (control) was artificially altered by dilution, forming a gradient of diversity (SN > 10-1 > 10-3 > 10-6), followed by inoculation in sterile soil samples and subsequent restructuring (15 days). After of the community restructuring, the samples were handled with biochar (1% w/w) and treated with the chlorothalonil field dose. The behavior of the bacterial community was studied by PCR-DGGE and qPCR of the 16S rDNA gene through an experiment with cold molecule (no radiolabeled). While the CHT degradation capacity was studied by radiorespirometry (14C-CHT). Initially, the community of bacteria was influenced by the diversity gradient obtained by dilution. The separation of bacterial groups showed very similar in the first three pre-application periods of the CHT (SN > 10-1 - 10-3 > 10-6). While in the period of 15 days, the group dynamic has changed (SN > 10-1 > 10-3 e 10-6). During periods of 21 and 42 days, the profile bacterial community showed strong modification. The bacterial groups were more dispersed when only considered the CHT. Although, the ANOSIM analysis indicated no difference in samples with and without biochar, suggesting that chlorothalonil who has contributed the most in the dispersion of bacterial groups. In the period of 42 days, the community presented a positive response, being observed increases in the number of bands and Shannon-Weiner index in all treatments. This possibly due to less concentration of fungicide available in soil solution, thus reducing, the deleterious effects on the community. The qPCR dates showed no change in the number of copies of the 16S rDNA gene in all treatments. The removal of microbial strongly impacted the ability of the bacterial community to degrading chlorothalonil. Despite the ability to degrade not having been lost, the minimum change in diversity promoted high reduction in the rate of mineralization CHT. The dissipation of the CHT showed quick (D50 < 1 d) in all treatments, in addition, the formation of non-extractable 14C-residues was one of the main mechanisms of dissipation of the CHT. From the degradation of chlorothalonil, three metabolites were detected. We conclude that modification by dilution of the bacterial diversity had a negative impact on the mineralization of chlorothalonil. And the formation of non-extractable residues consisted in the main CHT dissipation mechanism in both soils.

L’utilisation de coproduits en tant que matière première provenant d’une autre voie industrielle, fait qu’il n’est plus considéré comme « déchet ». Leur valorisation est donc un axe de développement pour les entreprises agronomiques et agroalimentaires. Cependant, leur nouveau statut de « matière première » entraîne des contraintes pour les industriels.Celles-ci sont diverses selon les voies de destination : sanitaires, toxicologiques …Ce travail s’intéresse à deux coproduits issus de filières différentes de transformation végétale :(1) l’épiderme de pomme, comme source d’antioxydants. Leur valorisation passe par l’emploi de matières premières peu traitées d’un point de vue phytosanitaire qui pourront être a priori plus contaminées par des flores diverses.(2) Les broyats de végétaux issus de la culture céréalière comme matière première de produits biosourcés. Ils présentent naturellement de fortes contaminations en microorganismes sporulés.La valorisation de ces deux coproduits nécessite donc des traitements assainissants adaptés.Ainsi, il était indispensable de déterminer la nature, la variabilité et l’évolution des écologies microbiennes présentes sur ces coproduits par des techniques rapides de dénombrement ainsi que d’identification par biologie moléculaire. L’étude de différents procédés assainissants a également été réalisé pour combiner l’efficacité de désinfection à la préservation des qualités nutritionnelles (pomme) ou des propriétés physiques (broyats). / The use of byproduct as raw material from another industrial sector, facts that it is not considered any more as "waste". Their valuation is thus an axis of development for the agronomic and food-processing industry. However, their new consideration of "raw material" entails constraints for the industrialists. These constraints are diverse according to the destination ways of the byproduct: sanitary, toxicological… This work focus on two byproducts resulting from different vegetable process: (1) apple peels, as antioxidant source. Their valuation needs to use raw materials with low phytosanitary treatment, so these materials may be more contaminated by different floras. (2) Crushed vegetable matter stemming from cereal crop as raw material of biosourced products. They occur naturally a strong microbial spore contamination. The valuation of these two byproducts requires adapted cleaning treatments. So, it was the main thing to determine nature, variability and evolution of the present microbial ecologies of these byproducts by fast techniques of enumeration and identification by molecular biology. The study of different cleaning process was also realized to combine efficiency of disinfection with the preservation of nutritional qualities (apple) or physical properties (crushed vegetable matter).

O presente estudo visou investigar os efeitos da ressuspensão do sedimento e enriquecimento orgânico por diferentes microalgas na estrutura das comunidades microbianas do sedimento. Para tanto dois experimentos laboratoriais separados foram realizados (Nov-Dez/2009 e Abr-Maio/2011) com o intuito de simular as condições de ressuspensão e pulsos de produtividade primária observadas em campo e assim observar como a comunidade microbiana do sedimento é influenciada por esses eventos. Ambos os experimentos foram mantidos por um total de 30 dias após o tratamento, durante os quais amostras para análises sedimentares, densidade de procariotos e composição da comunidade bacteriana foram tomadas em seis períodos diferentes. A camada superficial do sedimento foi estudada mais detalhadamente e mostrou que tanto a chegada de material algal quanto a ressuspensão são responsáveis por mudanças significativas na densidade, metabolismo e composição da comunidade bacteriana do sedimento. Ainda, a chegada de diferentes tipos de algas ao sedimento (fitoflagelados e diatomáceas) levou a diferentes repostas tanto na densidade quanto na diversidade dos micro-organismos sedimentares. A estrutura vertical dos micro-organismos na coluna sedimentar também foi estudada. A chegada de material algal no sedimento não levou a grandes mudanças na estrutura da comunidade mais profundas da coluna sedimentar. A estabilidade criada pelo ambiente experimental parece ter levado a um aumento tanto da densidade quanto da diversidade microbiana na camada intermediária do sedimento, em ambos os tratamentos e no controle. Já a ressuspensão parece influenciar de forma mais efetiva a distribuição dos micro-organismos na coluna sedimentar, devido a mistura da coluna sedimentar e mudanças nas condições redox das camadas sedimentares. Concluindo, tanto a chegada de alimento no sedimento, como eventos de ressuspensão são responsáveis por mudanças significativas na comunidade microbiana dos sedimentos costeiros. / The present study aimed to investigate the effects of sediment resuspension and organic enrichment by different microalgae on the sedimentary microbial community structure. We run two separate laboratory experiments (Nov-Dec/2009 and Apr-May/2011) to simulate resuspension conditions and pulses of primary productivity observed in the field, and analyze how these events affect the microbial community. Both experiments were maintained for a total of 30 days following treatment when samples were taken for sedimentary analysis, prokaryotic density and bacterial community analyses at six different sampling times. The sediment surface layer was studied in more detail, and showed that both the input of algal material and resuspension are responsible for significant changes in density, metabolism and bacterial community composition. Also, the arrival of different types of algae to the sediment (phytoflagellates and diatoms) led to different responses in both density and diversity of sedimentary microorganisms. The vertical structure of microorganisms in the sediment column was also studied. The arrival of algal material in the sediment did not show important changes in community structure of the deeper sedimentary layers. The stability created by the experimental environment seems to increase both the density and diversity of microbes in the middle layer of sediment in both treatments and control. On the other hand resuspension seems to influence more effectively the distribution of microorganisms in the sedimentary column due to sediment mixing and changes in redox conditions of different layers. In conclusion, both the arrival of food on the sediment and resuspension events is responsible for important changes in the coastal sediment microbial communities.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alexandre_ Carvalho de Moura.pdf: 1339346 bytes, checksum: c6c44c93413060ef90d9799424d1bb5d (MD5) Previous issue date: 2015-02-24 / wastewater use in agricultural soils has been adapted as an important pratice for agriculture. Due to the reduction of the availability of the quality of water resources is becoming increasingly important to add value to the use of water. The swine wastewater is rich in organic matter, composed of various elements of chemical origin, physical and biological. Its addition in soil and water resources without previous studies and knowledge of its components, can cause changes in the soil, contamination of surface and groundwater, biology changes in these environments, as well as the contribution and accumulation of groups of microorganisms in the environment, including pathogens. Most studies on swine wastewater, mainly in Brazil, are restricted to its physical and chemical components, evaluating its impact directly on the ground, water bodies or in plant productivity. Few studies focus on the microbial composition of this type of waste and especially on the risk of environmental contamination by pathogenic microorganisms or even on the impact of this element in the soil microbial community. Thus these animal manure may have an important role as initiators of infectious diseases in animals and humans. Thus, this thesis consists of two papers. In the first article, a study was done to check the bacterial composition present in swine wastewater, and to verify the possibility of eliminating these microorganisms through the main anaerobic treatment systems used in Brazil. It was evaluated in particular pathogenic microorganisms of gastrointestinal origin of the pigs and microbial environmental markers. The wastewater samples were taken from pig farms that use bio-manure storage tanks and digesters as treatment methods for the waste. The results clearly showed the presence of biomarkers and pathogens in swine wastewater. Despite the possibility of decrease of certain microbial groups throughout the stages of the treatment process, no elimination of pathogens in either treatment systems. Thus, demonstrates the possibility of the spread of pathogens and microorganisms in the environment. In the second paper, the objective was to evaluate the effect of application of swine wastewater associated with mineral fertilizer in agriculture, after a long time of application of swine wastewater in the soil microbial community. Thus, samples were collected from soils after 18 production culture cycles, with the application of wastewater from pig farms and assessed the quantitative effects (basal respiration, microbial biomass and metabolic quotient) and qualitative (DGGE, biodiversity indices, correlation between the chemical conditions and soil microbial activity) in the soil microbial community. The results showed that the application of swine wastewater, especially after long time and in higher concentrations, can change the dynamics of soil microbial community, impacting the dump site. The results of these studies show the need for further studies to apply this type of waste in agricultural soils, in order to minimize the risk of environmental contamination and/ or spread of pathogens. / A utilização de água residuária em solos agrícolas vem sendo praticada como importante opção para agricultura. Devido à redução na disponibilidade de recursos hídricos, a reutilização de água residuária vem ganhando espaço na agricultura com a agregação de valor para o uso de água. A água residuária da suinocultura é rica em matéria orgânica, composta por diferentes elementos de origem química, física e biológica. Sua adição no solo e recursos hídricos, sem estudos prévios e conhecimento de seus componentes, pode provocar contaminação de águas superficiais e subterrâneas, alterações da biologia destes ambientes, bem como o aporte e acúmulo de grupos de microrganismos no ambiente, incluindo patógenos. A maior parte dos estudos sobre água residuária da suinocultura, principalmente no Brasil, se restringe aos seus componentes físicos e químicos, avaliando seu impacto diretamente sobre o solo, corpos d´agua ou na produtividade vegetal. Poucos estudos se concentram na composição microbiana deste tipo de resíduo e principalmente sobre o risco de contaminação ambiental por microrganismos patogênicos ou mesmo sobre o impacto deste elemento na comunidade microbiana do solo. Desta forma estes dejetos animais podem apresentar importante papel como iniciadores de doenças infecciosas em animais e seres humanos. Este trabalho de tese é constituído de dois artigos. No primeiro artigo, foi feito um estudo para verificar a composição bacteriana presente na água residuária da suinocultura, bem como verificar a possibilidade de eliminação destes microrganismos através dos principais sistemas de tratamento anaeróbicos utilizados no Brasil. Foram avaliados em especial os microrganismos patogênicos, de origem gastrointestinal dos suínos e bioindicadores microbianos. As amostras de água residuária utilizadas foram provenientes de granjas que utilizavam de sistemas anaeróbicos com esterqueiras e biodigestores no tratamento do resíduo. Os resultados obtidos mostraram claramente a presença de coliformes, mesofilos aeróbios, bolores e leveduras, enterococos e patógenos na água residuária da suinocultura. Apesar da possibilidade de decréscimo de determinados grupos microbianos ao longo das etapas dos processos de tratamento, não houve eliminação de patógenos em nenhum dos dois sistemas de tratamento, o que pode possibilitar a disseminação de microrganismos e patogenos no meio ambiente. No segundo artigo, o objetivo foi avaliar o efeito da aplicação da água residuária da suinocultura associada a adubação mineral, em área agrícola, após longo tempo de aplicação, na comunidade bacteriana do solo. Assim, foram coletadas amostras de solo com 18 ciclos de produção, com aplicação de água residuária de suinocultura e avaliados os efeitos quantitativos (respiração basal, biomassa microbiana e quociente metabólico) e qualitativos (DGGE) na comunidade bacteriana do solo. Os resultados mostraram que a aplicação de água residuária da suinocultura, principalmente após longo tempo e em concentrações maiores, pode alterar a dinâmica da comunidade bacteriana do solo, impactando no local de despejo. Os resultados dos artigos mostram a necessidade de maiores estudos para aplicação deste tipo de resíduo na agricultura, a fim de minimizar os riscos de contaminação ambiental e ou disseminação de patógenos.

O excesso de nutrientes como nitrogênio e fósforo em efluentes de estação de tratamento de esgoto sanitário pode provocar a eutrofização nos corpos d\'aguas receptoras. Esse processo gera efeitos negativos para a engenharia sanitária, dependendo do grau de qualidade e do uso de água requeridos. Para o abastecimento público, são exigidos métodos e processos de tratamentos avançados, quando a fonte hídrica está eutrofizada. Neste sentido, sistemas aeróbios de lodos ativados passaram a se destacar também como removedores de nutrientes por processos biológicos, após sofrerem algumas modificações operacionais. Um meio para otimizar o processo de remoção biológica do fósforo em excesso (EBPR) é promover condições ideais para o crescimento dos organismos acumuladores de fósforo. Esse trabalho teve como objetivo avaliar uma estação piloto de lodos ativados modificados, para a remoção de fósforo em excesso, utilizados no tratamento de esgoto sanitário, localizada na ETE da cidade de Tóquio - Japão. Essa estação piloto constituía-se de três sistemas de reação (1, 2 e 3), sendo que cada sistema era compartimentado e submetido às condições anaeróbia, anóxica e aeróbia. A avaliação dos três sistemas de reação, consistiu na verificação do desempenho deles com relação a DBO e fósforo e monitoramento da estrutura da comunidade microbiana, pela técnica da eletroforese em gel de gradiente desnaturante (DGGE). O desempenho em relação a DBOs (mg/L) nos três sistemas de reação, sempre foi superior a 90% e a eficiência da remoção do fósforo (%) na forma de fosfato (P-PO4 - mg/L) foi superior, em geral, a 70%, considerando os valores de entrada das alimentações e saída no último compartimento dos três sistemas de reação. Verificou-se que a estrutura da comunidade microbiana apresentou uma grande diversidade, devido aos números de bandas padrões encontradas nas amostras analisadas. Observou-se também uma grande similaridade ) da estrutura da comunidade microbiana nos sistemas estudados, possivelmente, relacionada ao mesmo afluente (esgoto sanitário) e ao mesmo tipo de recirculação interna e do lodo. As mudanças das estruturas das comunidades microbianas foram pequenas, diante das mudanças temporais e operacionais. No entanto, observou-se que o sistema foi menos eficiente (parâmetros de desempenho), frente a essas mudanças, o que pode estar mais relacionado à redução das atividades dos microrganismos do que com as estruturas microbianas. / The excess of nutrients such as nitrogen and phosphate in effluents of treatment plants for sanitary sewage can cause eutrophication in the receiving body of water. Given that process generates negative effects for the sanitary engineering depending on the degree of the quality and of the requested use of water. For the public provisioning, methods and processes of advanced treatments are demanded, when the water body is eutrophic. In this sense, aerobic systems of activated sludge have been expanded also to the processes of biological removal of nutrients after some operational modifications. By means of the optimization process of enhanced biological phosphorus removal (EBPR) will promote ideal conditions for the growth of polyphosphate accumulating organisms. This work had as its objective to evaluate a pilot station modified activated sludge, used for the treatment of sanitary sewage, but specifically for the enhanced phosphorus removal, located in the ETE of the city of Tokyo - Japan. These pilot station was constituted of three reaction systems (1, 2 and 3), and each system were composed of compartments and were submitted to anaerobic, anoxic and aerobic conditions. The evaluation of the three reaction systems, consisted of the verification of the performance of the systems with regard to BOD and phosphate which were monitored through microbial community\'s structure, for the biological phosphorus removal technique (DGGE). The performance in relation to the BODS (mg/L) in the three reaction systems was always above 90% and the efficiency of the removal of phosphorus (%) in the form of phosphate (P-PO4 - mg/L) was in general better than 70%, considering the values of influent and effluent from the last compartment of the three reaction systems. It was verified that the microbial community structure presented a great diversity, due to the standard numbers of bands found in the analyzed samples. A great similarity of the microbial community structure was observed in the studied systems, possibly being related to the same influent (domestic sewage) and to the same type of intern recirculation and of the sludge. The changes of the microbial communities structures were small, before the temporary and operational changes. However, it was observed that the system was less effiecient (performance parametrs) front to those changes, what can be more related the reduction of the activities of the microorganisms than with the microbial structures.

O presente estudo teve como objetivo avaliar a comunidade envolvida na desnitrificação autotrófica pela oxidação de sulfetos, aplicada ao pós-tratamento de efluentes anaeróbios. O enriquecimento da comunidade bacteriana e da comunidade desnitrificante autotrófica foi realizado a partir de amostras da biomassa coletadas de três reatores verticais de leito fixo operados em condições distintas, sendo, redução autotrófica de nitrato, redução autotrófica de nitrito e redução autotrófica de nitrato com excesso de sulfeto. Após a determinação da melhor condição de enriquecimento, a cultura foi purificada, identificada por meio de ferramentas da biologia molecular e caracterizada quanto às melhores condições de crescimento. O enriquecimento foi bem sucedido com a biomassa dos três reatores. No entanto, a condição de redução de nitrato com relação \'N\'/\'S\' igual a 0,8 foi a que apresentou maior concentração de microrganismos desnitrificantes autotróficos. A bactéria isolada foi identificada como Pseudomonas stutzeri. A velocidade específica máxima de crescimento da cultura (\'mü\'máx) foi de 0,037/h, com tempo de duplicação de 18,7 horas. O rendimento celular (Y) do composto nitrogenado foi de 0,15 gSSV.g/\'N\' e a velocidade de desnitrificação foi de aproximadamente 0,24 g\'N\'/gSSV.h. Os dados obtidos indicaram a viabilidade da aplicação da espécie isolada no processo de desnitrificação autotrófica utilizando sulfeto como doador de elétrons. / The aim of this study was to evaluate the community involved on autotrophic denitrification by sulfide oxidation applied to the post-treatment of anaerobic effluents. The enrichment of the bacterial community and autotrophic denitrifier community was accessed in three immobilized bed reactors operated at the conditions of autotrophic reduction of nitrate, autotrophic reduction of nitrite and autotrophic reduction of nitrate under excess of sulfide. Following the determination of the best enrichment conditions, the culture was purified, identified by molecular biology tools and the best growth conditions were characterized. Enriched cultures were obtained for the three operational conditions, but the best condition for the growth of autotrophic denitrifiers microorganisms was at \'N\'/\'S\' ratio of 0,8. The isolated microorganism was identified as Pseudomonas stutzeri. The maximum specific growth rate (\'mü\'máx) was 0.037/h, with a doubling time of 18.7 hours. The growth yield (Y) of nitrogen compound was 0.15 gSSV/g\'N\' and the specific rate of nitrogen utilization was approximately 0.24 g\'N\'/gSSV.h. The results indicated the viability of application of this microorganism for autotrophic denitrification using sulfide as electron donor.

As bactérias fototróficas freqüentemente apresentam florescimentos em lagoas de estabilização utilizadas no tratamento de esgoto sanitário, formando uma camada de cor púrpura na sua superfície. Portanto, o estudo das condições que propiciam tais florescimentos, a diversidade microbiana, o potencial de remoção da matéria orgânica e o estabelecimento das relações entre tais conhecimentos, permitem compreender o metabolismo do sistema. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar a diversidade de bactérias (domínio Bacteria), bactérias fototróficas púrpuras e bactérias redutoras de sulfato (BRS) em lagoas de estabilização do Vale do Ribeira (Cajati, SP). Para tal, foram realizadas coletas sazonais (primavera, verão, outono e inverno) na sub-superfície, camada intermediária e interface água-sedimento, em dois horários (14:00 h e 02:00 h), nas lagoas anaeróbia e facultativa. Para analisar os diferentes grupos de microrganismos, utilizou-se a técnica de PCR/DGGE, com primers específicos. Nas análises de filogenia realizou-se o seqüenciamento parcial do gene RNAr 16S e da subunidade M do centro de reação fotossintético das bactérias fototróficas púrpuras. Análises físico-químicas, tais como sulfato, DQO, sólidos, nitrogênio e fósforo foram realizadas, além da determinação da concentração de oxigênio dissolvido, pH, temperatura e radiação solar fotossinteticamente ativa incidente. No outono observou-se maior diversidade de microrganismos do domínio Bacteria, bactérias fototróficas púrpuras e BRS, enquanto na primavera foi verificada a menor diversidade desses microrganismos para as duas lagoas. Na lagoa facultativa foi observada maior diversidade do domínio Bacteria e das BRS em relação à lagoa anaeróbia. Verificou-se maior diversidade de bactérias fototróficas púrpuras na lagoa anaeróbia, caracterizada por duas populações predominantes nas quatro estações e nas diferentes profundidades. A concentração de matéria orgânica (DQO) variou de 60,3 mg/L (inverno) a 298,0 mg/L (primavera) e a maior concentração de sulfato observada foi de 51,0 mg/L (inverno). Bacilo curvo Gram negativo, semelhante à bactéria fototrófica púrpura não sulfurosa, presente em amostra proveniente da sub-superfície da lagoa anaeróbia foi purificado e apresentou 92% de similaridade com Rhodopseudomonas palustris. Em ambas as lagoas foram identificadas bactérias semelhantes a Chromobacterium suttsuga (95%), Clostridium sp. (99%), Rhodobacter sphaeroides (99%), Rhodopseudomonas palustris (99%), Lampropedia hyalina (97%), Campylobacter fetus (99%), Desulfovibrio vulgaris (95%), Rhodospirillum rubrum (95%) e diferentes bactérias não cultivadas. / The phototrophic bacteria frequently blossom in the stabilization lagoons that are used in sanitary sewer treatment, forming a purple layer on its surface. Therefore, the study of the conditions that propitiate such blooms, the microbial diversity, the removal of the organic matter and the establishment of the relations between them permit to understand the metabolism of the system. The objective of this work was to evaluate the diversity of the bacteria (Bacteria domain), purple phototrophic bacteria and sulfate reducing bacteria (SRB) in stabilization lagoons of Vale do Ribeira (Cajati - SP). For this, it was made seasonal collects (spring, summer, autumn and winter) from the sub-surface, intermediate layer and interface water-sediment, at two times (14:00 h and 02:00 h) of the anaerobic and facultative lagoons. To analyze the different groups of microorganisms it was used the PCR/DGGE technique, with specific primers; for the phylogenic analysis it was realized the DNA partial sequencing of the 16S RNAr gene and of the subunit M of the photosynthetic center of reaction of the purple photosynthetic bacteria. It was determined: the concentration of dissolved oxygen, pH, temperature and photosynthetically active incident solar radiation, and the physical-chemistry analysis as: COD, solids, nitrogen and phosphorus. In the autumn it was observed greater diversity of microorganisms of the Bacteria domain, the group of the purples phototrophic bacteria and SRB, while in the spring it was verified minor diversity of these microorganisms in the two lagoons studied. In the facultative lagoon it was observed greater diversity of the Bacteria domain and of the SRB with respect to the anaerobic lagoon. It was verified greater diversity of the purple phototrophic bacteria in the anaerobic lagoon, of what in the facultative lagoon, which was characterized by the two predominant populations in the four seasons and in the different points of collect. The concentration of the organic matter (COD) varied from 60,3 mg/L (winter) to 298,0 mg/L (spring) and the greater concentration of sulfate observed was of 51,0 mg/L (winter). Arched bacillus Gram-negative similar to purple not sulfurous bacteria, from a sample of the sub-surface of the anaerobic lagoon was purified and presented 92% of similarity with Rhodopseudomonas palustris. In both lagoons it was identified bacteria similar to Chromobacterium suttsuga (95%), Clostridium sp. (99%), Rhodobacter sphaeroides (99%), Rhodopseudomonas palustris (99%), Lampropedia hyalina (97%), Campylobacter fetus (99%), Desulfovibrio vulgaris (95%), Rhodospirillum rubrum (95%).