A eutrofização acelerada dos mananciais superficiais, devido aos despejos de águas residuárias não tratadas, vem comprometendo a qualidade das águas utilizadas no abastecimento público. Como conseqüência desse processo, inúmeros registros de florações de cianobactérias são relatados em todo o mundo. Esses microrganismos são potenciais produtores de toxinas, as quais, presentes na água bruta que abastece uma Estação de Tratamento de Água (ETA), precisam ser removidas. As toxinas podem ter efeitos adversos à saúde, podendo causar danos hepatotóxicos, neurotóxicos e dermatotóxicos. A maioria das ETAs brasileiras tratam a água através do processo convencional de tratamento, compreendendo as etapas de coagulação, floculação, sedimentação, filtração e cloração. Esse tratamento é considerado eficiente para remover células de microrganismos, incluindo as cianobactérias. No entanto, suas toxinas não são afetadas, permanecendo na água tratada. Em função disso, alternativas de tratamento devem ser incorporadas ao tratamento convencional, visando remover a hepatotoxina microcistina a concentrações menores ou iguais a 1 μg.L-1, pois esse é o valor máximo permitido (VMP) pela Portaria nº 518/2004, do Ministério da Saúde, a qual define as diretrizes relativas ao controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano. Nesse contexto, o objetivo do trabalho foi avaliar a eficiência do carvão ativado pulverizado (CAP), na remoção da cianotoxina microcistina presente na água utilizada para abastecimento público. Cinco amostras de CAP, produzidas a partir de madeira, osso, antracito e coco, foram caracterizadas e, para cada uma, determinadas as Isotermas de Freundlich. As Isotermas mostraram que os CAPs produzidos a partir da madeira apresentaram maior capacidade de remover microcistina. Os residuais de microcistina obtidos nestes ensaios foram ajustados ao modelo de decaimento logarítmico. Assim, para cada CAP, foi estabelecida uma equação geral do processo adsortivo, com a qual foi possível estabelecer dosagens de CAP, variando a concentração de microcistina inicial, para atingir uma concentração residual de 1 μg.L-1. A aplicabilidade da equação foi testada para uma amostra de CAP, em água natural, utilizando o coagulante policloreto de alumínio e concentrações iniciais de microcistina de 1, 10 e 100 μg.L-1. Os resultados mostraram que as dosagens de CAP calculadas foram suficientes para atingir o residual desejado. Além disso, através de ensaios de adsorção, em equipamento de jarros, foram simuladas as etapas de coagulação (utilizando coagulantes sulfato de alumínio e cloreto férrico), floculação, sedimentação e filtração do tratamento convencional para água natural acrescida de 100 μg.L-1 de microcistina. A aplicação do CAP foi realizada em dois pontos do tratamento (1) entrada da água bruta e (2) antes da aplicação do coagulante. A aplicação na entrada da água bruta possibilitou remoção da toxina abaixo do VMP, correspondendo à redução de, aproximadamente, 99% da concentração inicial de toxina. Já no ponto de aplicação antes do coagulante, não foi atingido o VMP. A partir dos estudos aqui realizados, concluiu-se que a melhor maneira de escolher o CAP para remoção de microcistina é a realização de ensaios específicos, como a Isoterma de Freundlich. Para uma remoção eficiente da toxina, o tratamento convencional mostra-se eficaz, desde que a etapa de adsorção seja incorporada ao tratamento. / The accelerated surface waters eutrophication, due to non treated residual waters discharges, has been harming the water quality utilized in the public supply. As a consequence of this process, countless records of cyanobacterias’ bloom are reported all over the world. These microorganisms potentially producers of toxins, which, when presented in the raw water that supplies the Water Treatment Plant (WTP), needs to be removed. The toxins can have harmfull effects to the health causing hepatotoxic, neurotoxic and dermatotoxic damage. Most of the Brazilian WTPs treat the water through the conventional water treatment process, covering the stages of coagulation, flocculation, sedimentation, filtering and chlorination. This treatment is considered efficient to remove microorganisms’ cells, including cyanobacterias. However its toxins are not affected, remaining in the treated water. Due to this fact, alternative treatment must be incorporated to the conventional one, trying to remove the microcystin hepatotoxin to concentrations lower or equal to 1 μg.L-1, the maximum allowed value (MAV) according to the Brazilian Ministry of Health Administrative Ruling 518/2004, which defines the rules related to the control and vigilance of the water quality for human consumption. In this context, the objective of the present work was to evaluate the efficiency of the powdered activated carbon’s (PAC), in the removal of the microcystin cyanotoxin present in the water for public supply. Five samples of PAC, made of wood, bone, antracite and coconut, were characterized and, for each one, were determined Freundlich adsorption isotherm . The isotherm showed that the PACs produced from wood presented the highest capacity of microcystin removal. The residuals of microcystin obtained in these tests were adjusted to the logarithmic decay model. Thus, for each PAC, it was established a general equation of the adsorptive process, in order to establish PAC dosages, varying the initial microcystin concentration, to achieve the residual concentration of 1 μg.L-1. The usage of this equation was tested for one sample of PAC, in natural water, using poly-aluminum chloride as a coagulant and the initial concentrations of microcystins of 1, 10 and 100 μg.L-1. The results showed that the dosage of PAC calculated was enough to achieve the desired residual. Besides this, through adsorptive tests, using jar’s equipments, were simulated the stages of coagulation (using alum sulphate and ferric chloride as coagulants), flocculation, sedimentation and filtering of the conventional treatment for natural water and with 100 μg.L-1 of microcystin added. The application of the PAC was performed in two points of the treatment: (1) entrance of the raw water and; (2) before the application of the coagulant. The application in the entrance of the raw water made possible the removal of the toxin under MAV, corresponding to a reduction of, approximately, 99% of the initial concentration of the toxin. Nevertheless, in the point of application before the coagulant, the MAV was not achieved. According to these studies, it was concluded that the best manner of choosing the PAC for microcystin removal is the realization of specific tests like a Freundlich isotherm. For an efficient removal of the toxin, the conventional treatment is efficient, once the adsorption stage is incorporated to the treatment.

A eutrofização acelerada dos mananciais superficiais, devido aos despejos de águas residuárias não tratadas, vem comprometendo a qualidade das águas utilizadas no abastecimento público. Como conseqüência desse processo, inúmeros registros de florações de cianobactérias são relatados em todo o mundo. Esses microrganismos são potenciais produtores de toxinas, as quais, presentes na água bruta que abastece uma Estação de Tratamento de Água (ETA), precisam ser removidas. As toxinas podem ter efeitos adversos à saúde, podendo causar danos hepatotóxicos, neurotóxicos e dermatotóxicos. A maioria das ETAs brasileiras tratam a água através do processo convencional de tratamento, compreendendo as etapas de coagulação, floculação, sedimentação, filtração e cloração. Esse tratamento é considerado eficiente para remover células de microrganismos, incluindo as cianobactérias. No entanto, suas toxinas não são afetadas, permanecendo na água tratada. Em função disso, alternativas de tratamento devem ser incorporadas ao tratamento convencional, visando remover a hepatotoxina microcistina a concentrações menores ou iguais a 1 μg.L-1, pois esse é o valor máximo permitido (VMP) pela Portaria nº 518/2004, do Ministério da Saúde, a qual define as diretrizes relativas ao controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano. Nesse contexto, o objetivo do trabalho foi avaliar a eficiência do carvão ativado pulverizado (CAP), na remoção da cianotoxina microcistina presente na água utilizada para abastecimento público. Cinco amostras de CAP, produzidas a partir de madeira, osso, antracito e coco, foram caracterizadas e, para cada uma, determinadas as Isotermas de Freundlich. As Isotermas mostraram que os CAPs produzidos a partir da madeira apresentaram maior capacidade de remover microcistina. Os residuais de microcistina obtidos nestes ensaios foram ajustados ao modelo de decaimento logarítmico. Assim, para cada CAP, foi estabelecida uma equação geral do processo adsortivo, com a qual foi possível estabelecer dosagens de CAP, variando a concentração de microcistina inicial, para atingir uma concentração residual de 1 μg.L-1. A aplicabilidade da equação foi testada para uma amostra de CAP, em água natural, utilizando o coagulante policloreto de alumínio e concentrações iniciais de microcistina de 1, 10 e 100 μg.L-1. Os resultados mostraram que as dosagens de CAP calculadas foram suficientes para atingir o residual desejado. Além disso, através de ensaios de adsorção, em equipamento de jarros, foram simuladas as etapas de coagulação (utilizando coagulantes sulfato de alumínio e cloreto férrico), floculação, sedimentação e filtração do tratamento convencional para água natural acrescida de 100 μg.L-1 de microcistina. A aplicação do CAP foi realizada em dois pontos do tratamento (1) entrada da água bruta e (2) antes da aplicação do coagulante. A aplicação na entrada da água bruta possibilitou remoção da toxina abaixo do VMP, correspondendo à redução de, aproximadamente, 99% da concentração inicial de toxina. Já no ponto de aplicação antes do coagulante, não foi atingido o VMP. A partir dos estudos aqui realizados, concluiu-se que a melhor maneira de escolher o CAP para remoção de microcistina é a realização de ensaios específicos, como a Isoterma de Freundlich. Para uma remoção eficiente da toxina, o tratamento convencional mostra-se eficaz, desde que a etapa de adsorção seja incorporada ao tratamento. / The accelerated surface waters eutrophication, due to non treated residual waters discharges, has been harming the water quality utilized in the public supply. As a consequence of this process, countless records of cyanobacterias’ bloom are reported all over the world. These microorganisms potentially producers of toxins, which, when presented in the raw water that supplies the Water Treatment Plant (WTP), needs to be removed. The toxins can have harmfull effects to the health causing hepatotoxic, neurotoxic and dermatotoxic damage. Most of the Brazilian WTPs treat the water through the conventional water treatment process, covering the stages of coagulation, flocculation, sedimentation, filtering and chlorination. This treatment is considered efficient to remove microorganisms’ cells, including cyanobacterias. However its toxins are not affected, remaining in the treated water. Due to this fact, alternative treatment must be incorporated to the conventional one, trying to remove the microcystin hepatotoxin to concentrations lower or equal to 1 μg.L-1, the maximum allowed value (MAV) according to the Brazilian Ministry of Health Administrative Ruling 518/2004, which defines the rules related to the control and vigilance of the water quality for human consumption. In this context, the objective of the present work was to evaluate the efficiency of the powdered activated carbon’s (PAC), in the removal of the microcystin cyanotoxin present in the water for public supply. Five samples of PAC, made of wood, bone, antracite and coconut, were characterized and, for each one, were determined Freundlich adsorption isotherm . The isotherm showed that the PACs produced from wood presented the highest capacity of microcystin removal. The residuals of microcystin obtained in these tests were adjusted to the logarithmic decay model. Thus, for each PAC, it was established a general equation of the adsorptive process, in order to establish PAC dosages, varying the initial microcystin concentration, to achieve the residual concentration of 1 μg.L-1. The usage of this equation was tested for one sample of PAC, in natural water, using poly-aluminum chloride as a coagulant and the initial concentrations of microcystins of 1, 10 and 100 μg.L-1. The results showed that the dosage of PAC calculated was enough to achieve the desired residual. Besides this, through adsorptive tests, using jar’s equipments, were simulated the stages of coagulation (using alum sulphate and ferric chloride as coagulants), flocculation, sedimentation and filtering of the conventional treatment for natural water and with 100 μg.L-1 of microcystin added. The application of the PAC was performed in two points of the treatment: (1) entrance of the raw water and; (2) before the application of the coagulant. The application in the entrance of the raw water made possible the removal of the toxin under MAV, corresponding to a reduction of, approximately, 99% of the initial concentration of the toxin. Nevertheless, in the point of application before the coagulant, the MAV was not achieved. According to these studies, it was concluded that the best manner of choosing the PAC for microcystin removal is the realization of specific tests like a Freundlich isotherm. For an efficient removal of the toxin, the conventional treatment is efficient, once the adsorption stage is incorporated to the treatment.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:31:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2609.pdf: 1077118 bytes, checksum: b283908fa2c447d02f7031b76db07fcc (MD5) Previous issue date: 2009-09-03 / The increasing eutrophication of aquatic environments, resulting from the human activities, is related to cyanobacterial blooms that are described, all over the world, as the agents causing toxicity and death in humans, domestic and wild animals. Recently, studies are being conducted aiming to prove the possibility of the biotransference of the cyanobacterial toxins to the trophic web and their associated effects. Protozoans are very important organisms to the aquatic food web and can be useful as indicators in water quality assessment. The present study evaluated, during cyanobacteria bloom events in Barra Bonita reservoir (SP), the intra and extracellular cyanotoxin levels (microcystin LR) and also phyto and protozooplanktonic populations. Besides, it was also evaluated, in laboratory experiments, the effects of the cyanotoxins obtained from cultures of Microcystis and from material collected in Barra Bonita reservoir on the protozoan Paramecium caudatum. Due to the eutrophication degree of the studied reservoir, the cianobacteria, specially Microcystis (M. aeruginosa, M. protocystis and M. panniformes) and Pseudanabaena mucicola, were the dominant phytoplanktonic organisms. In this work it was registered only the concentrations of microcystin LR. The concentrations of this toxin were median among those found for other Brazilian aquatic environments where it was detected more than one cyanotoxin variant. Halteria grandinella and Vorticela aquadulcis were the dominant protozoans in the environment during the cyanobanterial bloom events. The protozooplanktonic densities and species composition were lower than those found in the literature for environments with the same trophic status, indicating that the protozoan seem to be negatively affected by the cyanobacterial blooms and cyanotoxins (microcystins) detected in the samples. Samples from Microcystis cultures and from the reservoir demonstrated to be toxic to P. caudatum, although they were more tolerant to the semi purified extracts from cultures than to the environmental samples. / A crescente eutrofização dos ambientes aquáticos, resultante de atividades humanas, tem causado florações de cianobactérias, que são descritas, no mundo todo, como causadoras da intoxicação e morte de humanos, animais domésticos e selvagens. Com base na possibilidade da biotransferência destas toxinas ao longo da cadeia trófica, estudos têm sido realizados nos últimos anos com intuito de sua comprovação e seus efeitos associados. Os protozoários são organismos microzooplanctônicos de expressiva relevância na cadeia alimentar aquática e podem ser úteis como organismos indicadores na avaliação da qualidade da água. O presente estudo teve como objetivos avaliar os níveis de cianotoxinas (microcistina-LR) intra e extracelulares presentes no reservatório de Barra Bonita, SP durante os eventos de floração de cianobactérias, bem como avaliar as populações fitoplanctônicas e protozooplanctônicas durante estes eventos, além disso foram também avaliados os efeitos de cianotoxinas obtidas a partir de cianobactérias produzidas em laboratório e coletadas em ambiente natural sobre populações do protozoário Paramecium caudatum em ensaios de laboratório. Devido o grau de eutrofização do ambiente de estudo, as cianofíceas foram o grupo fitoplanctônico com maior densidade, com destaque para as espécies do gênero Microcystis (M. aeruginosa, M. protocystis e M. panniformes) e Pseudanabaena mucicola. O presente trabalho registrou apenas as concentrações de microcistina-LR, sendo suas concentrações medianas quando comparadas a outros dados registrados em diferentes ambientes aquáticos no Brasil, nos quais foram detectadas mais de uma variante de cianotoxina. As espécies Halteria grandinella e Vorticela aquadulcis foram as espécies dominantes do ambiente durante os eventos de florações de cianobactérias. Quanto à diversidade de espécies protozooplanctônicas e suas densidades, elas foram inferiores às relatadas na literatura para ambientes com semelhante grau de trofia, indicando que os protozoários parecem ser afetados negativamente pelas florações de cianobactérias e cianotoxinas (microcistinas) detectadas nas amostras analisadas. As amostras laboratoriais de Microcystis e as ambientais, demonstraram ter toxicidade aos Paramecium caudatum, sendo observada uma maior tolerância destes organismos aos extratos semi-purificados de microcistina-LR das amostras de cultivo em relação às amostras ambientais.

A eutrofização acelerada dos mananciais superficiais, devido aos despejos de águas residuárias não tratadas, vem comprometendo a qualidade das águas utilizadas no abastecimento público. Como conseqüência desse processo, inúmeros registros de florações de cianobactérias são relatados em todo o mundo. Esses microrganismos são potenciais produtores de toxinas, as quais, presentes na água bruta que abastece uma Estação de Tratamento de Água (ETA), precisam ser removidas. As toxinas podem ter efeitos adversos à saúde, podendo causar danos hepatotóxicos, neurotóxicos e dermatotóxicos. A maioria das ETAs brasileiras tratam a água através do processo convencional de tratamento, compreendendo as etapas de coagulação, floculação, sedimentação, filtração e cloração. Esse tratamento é considerado eficiente para remover células de microrganismos, incluindo as cianobactérias. No entanto, suas toxinas não são afetadas, permanecendo na água tratada. Em função disso, alternativas de tratamento devem ser incorporadas ao tratamento convencional, visando remover a hepatotoxina microcistina a concentrações menores ou iguais a 1 μg.L-1, pois esse é o valor máximo permitido (VMP) pela Portaria nº 518/2004, do Ministério da Saúde, a qual define as diretrizes relativas ao controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano. Nesse contexto, o objetivo do trabalho foi avaliar a eficiência do carvão ativado pulverizado (CAP), na remoção da cianotoxina microcistina presente na água utilizada para abastecimento público. Cinco amostras de CAP, produzidas a partir de madeira, osso, antracito e coco, foram caracterizadas e, para cada uma, determinadas as Isotermas de Freundlich. As Isotermas mostraram que os CAPs produzidos a partir da madeira apresentaram maior capacidade de remover microcistina. Os residuais de microcistina obtidos nestes ensaios foram ajustados ao modelo de decaimento logarítmico. Assim, para cada CAP, foi estabelecida uma equação geral do processo adsortivo, com a qual foi possível estabelecer dosagens de CAP, variando a concentração de microcistina inicial, para atingir uma concentração residual de 1 μg.L-1. A aplicabilidade da equação foi testada para uma amostra de CAP, em água natural, utilizando o coagulante policloreto de alumínio e concentrações iniciais de microcistina de 1, 10 e 100 μg.L-1. Os resultados mostraram que as dosagens de CAP calculadas foram suficientes para atingir o residual desejado. Além disso, através de ensaios de adsorção, em equipamento de jarros, foram simuladas as etapas de coagulação (utilizando coagulantes sulfato de alumínio e cloreto férrico), floculação, sedimentação e filtração do tratamento convencional para água natural acrescida de 100 μg.L-1 de microcistina. A aplicação do CAP foi realizada em dois pontos do tratamento (1) entrada da água bruta e (2) antes da aplicação do coagulante. A aplicação na entrada da água bruta possibilitou remoção da toxina abaixo do VMP, correspondendo à redução de, aproximadamente, 99% da concentração inicial de toxina. Já no ponto de aplicação antes do coagulante, não foi atingido o VMP. A partir dos estudos aqui realizados, concluiu-se que a melhor maneira de escolher o CAP para remoção de microcistina é a realização de ensaios específicos, como a Isoterma de Freundlich. Para uma remoção eficiente da toxina, o tratamento convencional mostra-se eficaz, desde que a etapa de adsorção seja incorporada ao tratamento. / The accelerated surface waters eutrophication, due to non treated residual waters discharges, has been harming the water quality utilized in the public supply. As a consequence of this process, countless records of cyanobacterias’ bloom are reported all over the world. These microorganisms potentially producers of toxins, which, when presented in the raw water that supplies the Water Treatment Plant (WTP), needs to be removed. The toxins can have harmfull effects to the health causing hepatotoxic, neurotoxic and dermatotoxic damage. Most of the Brazilian WTPs treat the water through the conventional water treatment process, covering the stages of coagulation, flocculation, sedimentation, filtering and chlorination. This treatment is considered efficient to remove microorganisms’ cells, including cyanobacterias. However its toxins are not affected, remaining in the treated water. Due to this fact, alternative treatment must be incorporated to the conventional one, trying to remove the microcystin hepatotoxin to concentrations lower or equal to 1 μg.L-1, the maximum allowed value (MAV) according to the Brazilian Ministry of Health Administrative Ruling 518/2004, which defines the rules related to the control and vigilance of the water quality for human consumption. In this context, the objective of the present work was to evaluate the efficiency of the powdered activated carbon’s (PAC), in the removal of the microcystin cyanotoxin present in the water for public supply. Five samples of PAC, made of wood, bone, antracite and coconut, were characterized and, for each one, were determined Freundlich adsorption isotherm . The isotherm showed that the PACs produced from wood presented the highest capacity of microcystin removal. The residuals of microcystin obtained in these tests were adjusted to the logarithmic decay model. Thus, for each PAC, it was established a general equation of the adsorptive process, in order to establish PAC dosages, varying the initial microcystin concentration, to achieve the residual concentration of 1 μg.L-1. The usage of this equation was tested for one sample of PAC, in natural water, using poly-aluminum chloride as a coagulant and the initial concentrations of microcystins of 1, 10 and 100 μg.L-1. The results showed that the dosage of PAC calculated was enough to achieve the desired residual. Besides this, through adsorptive tests, using jar’s equipments, were simulated the stages of coagulation (using alum sulphate and ferric chloride as coagulants), flocculation, sedimentation and filtering of the conventional treatment for natural water and with 100 μg.L-1 of microcystin added. The application of the PAC was performed in two points of the treatment: (1) entrance of the raw water and; (2) before the application of the coagulant. The application in the entrance of the raw water made possible the removal of the toxin under MAV, corresponding to a reduction of, approximately, 99% of the initial concentration of the toxin. Nevertheless, in the point of application before the coagulant, the MAV was not achieved. According to these studies, it was concluded that the best manner of choosing the PAC for microcystin removal is the realization of specific tests like a Freundlich isotherm. For an efficient removal of the toxin, the conventional treatment is efficient, once the adsorption stage is incorporated to the treatment.

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2016-06-17T15:46:02Z No. of bitstreams: 1 Helton Soriano Bezerra de Oliveira.pdf: 608876 bytes, checksum: b11ad3adcdbf097206eeabe19459bed4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-17T15:46:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Helton Soriano Bezerra de Oliveira.pdf: 608876 bytes, checksum: b11ad3adcdbf097206eeabe19459bed4 (MD5) Previous issue date: 2012-06-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Some laboratory studies had shown that microcystins exert allelopathic effects on organisms of the aquatic biota. However, the experimental designs rarely test concentrations found in natural environments (above 10 μg.L-1), which makes uncertain the action of microcystins as allelopathic compounds. Our study aimed to evaluate the effects of microcystins in concentrations usually found in natural conditions on the growth of strains of green microalgae (Monoraphidium convolutum and Scenedesmus acuminatus). For this purpose mixed cultures containing cyanobacteria and green algae were analyzed. Cultures of microalgae with the addition of crude extracts of cyanobacteria microcystin-producing and non-microcystin-producing were also performed. Two non-clonal axenic strains of cyanobacteria were used: Microcystis aeruginosa (microcystin-producing – MC+) and Microcystis panniformis (non-producer-producing – MC-). The experiments were conducted under controlled laboratory conditions (Erlenmeyers with a capacity of 1000 mL, with 600 mL of final volume of culture in BG11 medium at pH 7.4, temperature 24 ± 1 ° C, photoperiod 14h: 10h (light:dark), 40 μmol.m-2.s-1 light intensity). It was observed that in mixed cultures, both green microalgae and cyanobacteria had their growth reduced, which was observed when analyzing variations in specific growth rate. The microcystin production by M. aeruginosa (MC +) increased when it was in cultured together with M. convolutum. However when cultured with S. acuminatus the production did not change. The growth of green microalgae has not changed in treatments with addition of crude cell extracts of M. aeruginosa (MC +) containing 5μg.L-1 and 10μg.L-1 of total microcystins. Similarly, for the treatments with addition of crude cell extracts of M. panniformis (MC-) the growth of these green microalgae did not change. Our results do not support of the allelopathic function of microcystins, at least in the growth of these green microalgae. / Alguns estudos em laboratório mostram que as microcistinas exercem efeitos alelopáticos sobre organismos da biota aquática. No entanto, os desenhos experimentais testam concentrações dificilmente encontradas nos ambientes naturais (acima 10 μg.L-1), o que torna imprecisa a afirmação das microcistinas atuarem como compostos alelopáticos. Nosso estudo teve por objetivo avaliar os efeitos das microcistinas, em concentrações usualmente encontradas em condições naturais, sobre o crescimento de linhagens de microalgas verdes (Monoraphidium convolutum e Scenedesmus acuminatus). Para tanto foram realizados cultivos mistos, entre cianobactérias e microalgas verdes e cultivos dessas microalgas verdes com adição de extratos brutos de cianobactérias produtoras e não-produtoras de microcistinas. Foram utilizadas duas linhagens clonais não-axênicas de cianobactérias: Microcystis aeruginosa (produtora de microcistinas – MC+) e Microcystis panniformis (não-produtora – MC-). Os experimentos foram desenvolvidos sob condições controladas em laboratório (erlenmeyers com capacidade 1000 mL, com 600 mL de volume final de cultura, em meio BG11, pH 7,4 temperatura 24 ± 1°C, 14h:10h fotoperíodo (claro:escura), 40μmol.m-2.s-1 de intensidade luminosa). Foi observado que em cultivos mistos, tanto as microalgas verdes quanto as cianobactérias apresentam redução de crescimento atribuída a alterações na taxa de crescimento específico. M. aeruginosa (MC+) teve a produção de microcistinas elevada no cultivo com M. convolutum, no entanto, com S. acuminatus a produção não foi alterada. O crescimento das microalgas verdes não foi alterado nos tratamentos com adição de extrato brutos de células de M. aeruginosa (MC+) contendo 5μg.L-1 e 10μg.L-1 de microcistinas totais. Igualmente, para os tratamentos com extratos de M. panniformis (MC-) o crescimento dessas microalgas verdes não foi alterado. Os nossos resultados não suportam a função alelopática das microcistinas, pelo menos sobre o crescimento dessas microalgas verdes.

Um dos bens mais preciosos da Humanidade é a água. Embora ela seja abundante no planeta, grande parte é imprópria para o consumo humano. E, devido ao crescimento populacional intenso, à concentração urbana e à poluição dos corpos d\'água superficiais e subterrâneos, a quantidade de água em condições para consumo vem se reduzindo em taxas alarmantes. Recentemente, um dos tipos mais comuns de contaminação dos corpos d´água tem sido a presença de cianotoxinas. Atualmente, não existe um estado brasileiro que não tenha problemas com florações excessivas de algas e os correspondentes transtornos causados às concessionárias que operam as estações de tratamento. Tem-se apontado que esse fato é devido principalmente ao aporte de nitrogênio e fósforo derivado do uso indiscriminado de detergentes e fertilizantes. O presente estudo tem como objetivo investigar a aplicação da fotocatálise heterogênea solar (TiO2 como fotocatalisador) na destruição da [D-Leu]-Microcistina-LR, potente toxina de ampla ocorrência nas florações de cianobactérias. A [D-Leu]-Microcistina-LR foi extraída de uma cultura de Microcystis æruginosa. Foi utilizado um reator de placa plana de vidro recoberta com TiO2 para os estudos de degradação. Além disso, a irradiância durante os experimentos solares foi medida com o uso de espectrorradiômetro. Após os ensaios de degradação, a concentração da toxina foi determinada por CLAE. A cinética de mineralização da solução tratada foi determinada através de análises de COT. A toxicidade aguda e crônica do efluente foi quantificada através de análises utilizando camundongos e ensaios in vitro de inibição da proteína fosfatase. A partir dos experimentos realizados, pôde-se observar que foi necessário um tempo de tratamento de 150 min para que a concentração da microcistina fosse reduzida aos valores exigidos por lei (de 10 para 1 μg L-1). Outra constatação muito importante que pôde ser feita é que a fotocatálise heterogênea solar foi eminente destrutiva, não só para a toxina, mas também para os demais componentes do extrato e dos compostos de degradação gerados. Obteve-se uma remoção de carbono de aproximadamente 90% com 90 min de exposição ao Sol. Além disso, os testes de toxicidade utilizando camundongos mostraram que o efeito agudo causado pela amostras iniciais foi eliminado; entretanto, os testes utilizando a enzima fosfatase indicaram que podem ter sido formados subprodutos que produzam um efeito crônico em mamíferos. Os experimentos realizados apontam para a viabilidade do uso da fotocatálise heterogênea solar para o tratamento de águas contaminadas pela [D-Leu]-Microcistina-LR, não só devido à sua destruição, mas também à grande remoção de matéria orgânica que pode ser alcançada. / One of the most precious assets of mankind is the water. Although it is abundant in the planet, the majority of it is not suited for human consumption. Due to the intense population growth, to the urban concentration, and to the pollution of surface water bodies and ground water, the amount of freshwater is decreasing at alarming rates. Recently, a common type of water bodies\' contamination is the presence of cyanotoxins. Presently, all over Brazil there are records of excessive algae blooms, with the corresponding nuisances caused to the companies that run water treatment stations. This fact is thought to be a result of nitrogen and phosphorus inputs due to the indiscriminate use of detergents and fertilizers. The purpose of the present study is to investigate the use of solar heterogeneous photocatalysis (TiO2 as the photocatalyst) for the destruction of [D-Leu]-Microcystin-LR, powerful toxin of widespread occurrence within cyanobacteria blooms. The [D-Leu]-Microcystin-LR was extracted from a culture of Microcystis æruginosa. It was used a flat plate glass reactor covered with TiO2 for the degradation studies. The irradiance was measured during the experiments with aid of a spectrum radiometer. After the degradation experiments, the toxin concentration was determined by HPLC. The mineralization kinetics was determined by TOC analyses. The acute and chronic toxicities were quantified using mice and phosphatase inhibition in vitro assays. From the performed experiments, it was determined that 150 min are necessary to reduce the toxin concentration to the value demanded by law (from 10 to 1 μg L-1). Another important finding is that the solar heterogeneous photocatalysis was really destructive process, not only for the toxin, but also for the other extract components and degradation products generated. A mineralization degree of 90% was achieved with 90 min of exposure to the sun. Moreover, toxicity tests using mice have shown that the acute effect caused by the initial sample was removed. However, tests using the phosphatase enzyme indicated that it may be formed products capable of inducing chronic effects on mammals. The performed experiments indicate the feasibility of using solar heterogeneous photocatalysis for treating contaminated with [D-Leu]-Microcystin-LR, not only due to its destruction, but also to the significant removal of organic matter that can be achieved.

A oferta de água vem se tornando cada vez mais diminuta à medida que a população, a indústria e a agricultura se expandem. A contaminação dos mananciais gerada pelo descarte de efluentes domésticos e industriais leva a eutrofização, processo pela qual grande aporte de nutrientes, particularmente fosfatos, leva ao crescimento excessivo de algas. As cianobactérias são microrganismos procariontes, que vivem nos ambientes mais adversos. A floração dessas algas quando presente em mananciais destinados ao consumo humano gera sérios problemas à saúde humana, pois algumas dessas algas podem gerar toxinas, conhecidas como hepatotoxinas, neurotoxinas e dermatotoxinas, de acordo com sua ação farmacológica. Dentre as hepatotoxinas encontramos a microcistina, um heptapeptídeo cíclico que pode levar à morte em horas ou dias. O objetivo desse estudo foi viabilizar a técnica HPLC, já proposta por outros autores, para quantificar microcistinas-LR em reservatórios de água, em escala empresarial para ser implementada em laboratórios de análise de águas. Para o desenvolvimento da técnica, foram utilizadas amostras de uma lagoa com floração de Microcystis. Para determinar a eficiência da técnica cromatográfica, foram realizados estudos com outro método, através do kit ELISA. Nessa etapa do trabalho, verificou-se que a técnica HPLC é mais sensível e viável para a quantificação das microcistinas. Nos experimentos realizados com a cromatografia líquida, observou-se que a coluna C-18 LiChrosorb (25 cm) 7 Sm utilizada no método, e o solvente metanol apresentaram grande influência nos resultados. À medida que os experimentos foram executados, verificou-se o decréscimo da sensibilidade da coluna. Os resultados foram satisfatórios apenas após a limpeza realizada na coluna, onde os padrões apresentaram uma curva de correlação igual a 0,92. Este fato leva a concluir que as colunas precisam ser renovadas para análises mais sensíveis, como no caso das microcistinas. As amostras extraídas com metanol apresentaram resultados relevantes, isto é, quanto maior a concentração de metanol utilizado na extração, maior a concentração de microcistina-LR obtida nos resultados, concluindo o metanol ser o solvente apropriado para a extração. Por fim, conclui-se que o método desenvolvido é viável, apresentando algumas dificuldades para sua implantação em escala empresarial. / The water supply has been decreasing more and more as the population, industry and agriculture expand. The contamination of the water sources generated by the domestic and industrial effluents discharges leads to the eutrophization, process where the large presence of nutrients, particularly phosphates, causes excessive increase of algae. The cyanobacteria are procaryote microorganisms which live in the most diverse environments. The florescence of the algae when present in sources directed to human consumption generates serious problems to the human health, for some of them may produce toxins known as hepatotoxins, neurotoxins and dermotoxins, according to their pharmacological action. Among the hepatotoxins, the microcystin, a cyclic heptapeptide that can lead to death in hours or days, is found. The objective of this study was to make feasible the use of the HPLC technique, already proposed by other authors, to quantify microcystins-LR in water reservoirs, in enterprise scale to be implemented in water analysis laboratories. In order to develop the technique, samples of water from a pond with Microcystis florescence were utilized. To evaluate the efficiency of the chromatographic technique, studies were performed with another method, through the ELISA kit. In this phase of the work, it was verified that the HPLC technique is the most sensible and viable for the quantification of the microcystins. It was observed, in the experiments performed with the liquid chromatography, that the column C-18 LiChrosorb (25 cm) 7 Sm utilized in the method and the methanol solvent presented great influence in the results. As the experiments were realized, the decrease of the sensibility of the column was verified. The results were satisfactory only after the column being cleaned, when the patterns presented a curve of correlation equal to 0.92. This fact leads to the conclusion that the columns need to be renewed for more sensible analysis, like in the case of the microcystins. The samples extracted with methanol presented relevant results, that is, the greater the concentration of the methanol utilized, the higher the concentration of microcystin-LR obtained in the results, leading to the conclusion that methanol was the solvent adequate to the extraction. Finally, it was concluded that the method developed is feasible, presenting some difficulties concerning its implantation in enterprise scale.

A expansão agrícola e a urbanização têm agravado a eutrofização artificial dos mananciais superficiais, devido ao aumento de seus níveis de nutrientes, como nitrogênio e fósforo. Nesses episódios, o crescimento excessivo de cianobactérias de elevada capacidade adaptativa e potencial de produção de cianotoxinas pode prejudicar homens e animais. As microcistinas estão entre as cianotoxinas mais encontradas em florações de cianobactérias tóxicas, de difícil remoção pelas tecnologias convencionais de Estações de Tratamento de Água (ETA). Como barreira adicional no tratamento avançado de águas de abastecimento, destaca-se o processo de adsorção com carvão ativado pulverizado (CAP) ou granular (CAG). Esta pesquisa avaliou a eficiência de remoção de microcistina-LR (MC-LR) por oito carvões ativados (7 CAGs e 1 CAP) produzidos a partir de matérias-primas diversificadas. Os carvões foram caracterizados quanto a umidade, teor de cinzas, pH, massa específica aparente, número de iodo, índice de azul de Metileno, coeficiente de desuniformidade, área superficial específica, volume de micro e mesoporos, análise elementar por Espectroscopia de Energia Dispersiva e fotomicrografia por Microscopia Eletrônica de Varredura. Avaliou-se a capacidade adsortiva dos carvões sobre a MC-LR por isotermas descritas pelos modelos matemáticos de Langmuir e Freundlich. Para tais ensaios, foram utilizadas amostras trituradas de carvão. Além disso, foram operadas quatorze colunas CAG em escala de bancada, de modo intermitente, com concentração inicial (Co) de MC-LR na faixa de 69 a 137 µg/L. A concentração de toxina foi estimada pelo método ELISA (Ensaio de Imunoadsorção Enzimática). Os resultados indicaram que as propriedades do CA são influenciadas por seu material de origem e também pelo seu modo de produção, e que tais propriedades têm reflexo direto sobre a eficiência de remoção de MC-LR. Nos ensaios de adsorção de MC-LR com as amostras trituradas, os dados se ajustaram melhor ao modelo de Langmuir. O carvão à base de linhito (CGLIN), em dosagem de 100,0 mg/L e com 4h de tempo de contato, apresentou a maior capacidade de remoção (97,2%) de MC-LR (Co: 115,1 µg/L), com qe,máx de 10,6 mg/g. O bom desempenho do CGLIN foi associado ao seu maior volume de mesoporos (0,53 cm3/g). Correlação significativa foi observada entre volume de mesoporos e qe,máx (r = 0,98, Pearson), o que foi corroborado pela Análise de Componentes Principais. Nos ensaios nas colunas de CAG, o carvão de hulha, CGHU (Co: 85 g/L) apresentou o melhor desempenho, seguido pelo carvão de casca de coco, CGCO4 (Co: 137 µg/L), ambos com remoção média de MC-LR de 99,5%. Nos ensaios com as amostras trituradas, nenhuma das dosagens removeu MC-LR a concentrações menores que 1,0 µg/L – valor máximo permitido pela Portaria MS nº 2.914/11 para água potável – enquanto que no início do tratamento com as colunas de CAG, com exceção do carvão de coco CGCO1, o efluente das demais amostras foi compatível com este limite. A divergência de resultados entre os dois tipos de ensaios indica que os experimentos com amostras de CAG trituradas podem alterar sua capacidade adsortiva e induzir a uma escolha incorreta do carvão mais adequado. Com isso, os resultados oferecem subsídios para o entendimento do desempenho das CAs sobre a remoção de cianotoxinas, amparando a aplicação do processo de adsorção em ETAs para minimização da incidência de intoxicações por água contaminada. / The agricultural expansion and urbanization has aggravated the artificial eutrophication of surface water sources, due to the increase of nutrient levels, such as nitrogen and phosphorus. In these episodes, the excessive growth of cyanobacteria of high adaptive capacity and potential to produce cyanotoxins can harm humans and animals. Microcystins are among the cyanotoxins most found in toxic cyanobacteria blooms, difficult to remove by conventional technologies of Water Treatment Plants (WTP). As an additional barrier in the advanced water treatment, the adsorption process with pulverized (PAC) or granular activated carbon (GAC) is highlighted. This research evaluated the efficiency of microcystin-LR (MC-LR) removal by eight activated carbons (7 GACs and 1 PAC) produced from diversified raw materials. The carbons were characterized by moisture, ash content, pH, bulk density, iodine number, Methylene blue index, desuniformity coefficient, specific surface area, micro and mesopore volume, elemental analysis by Energy Dispersive X-Ray Detector and photomicrography by Scanning Electron Microscopy. The MC-LR adsorptive capacity of the carbons was evaluated by isotherms that follow the mathematical models of Langmuir and Freundlich. For these tests, carbon crushed samples were used. Besides that, fourteen GAC columns were operated on bench scale, intermittently, with initial concentration (Co) of MC-LR in the range of 69 to 137 µg/L. The toxin concentration was measured by ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay). The results indicate that the AC properties are influenced by their source material and also by their production mode, and these properties have a direct effect on the efficiency of MC-LR removal. In the adsorption tests of MC-LR with the AC crushed samples, the data were better fitted to the Langmuir model. The lignite-based carbon (CGLIN), at a dosage of 100.0 mg/L and 4h of contact time, presented the highest MC-LR (Co: 115.1 µg/L) removal capacity (97.2%), with a qe,máx of 10.6 mg/g. The good performance of CGLIN was associated with its higher volume of mesopores (0.53 cm3/g). Significant correlation was observed between volume of mesopores and qe,max (r = 0.98, Pearson), which was corroborated by Principal Component Analysis. In the GAC columns tests, the coal CGHU (Co: 85 µg/L) presented the best performance, followed by the coconut carbon CGCO4 (Co: 137 µg/L), both with MC-LR average removal from 99.5%. In the trials with the crushed samples, none of the dosages removed MC-LR at values less than 1.0 µg/L – maximum permitted value by Portaria MS nº 2.914/11 for drinking water – while at the beginning of the treatment in the GAC columns, with the exception of the coconut carbon CGCO1, the effluent of the other samples was compatible with this limit. The divergence of results between these two types of assays indicates that the experiments with crushed samples may changes their adsorptive capacity and induce an incorrect choice of the most suitable AC. With this, the results provide support to understand the ACs performance on the cyanotoxins removal, supporting the application of the adsorption process in WTPs to minimize the incidence of poisoning by contaminated water.

The purposes of this study were to characterize the complexation of toxic metals with algal toxins and to determine the effects of arsenic and copper on the growth of Karenia brevis under specific experimental conditions. Microcystins, pahayokolides, brevetoxins and okadaic acid were used as representatives of algal toxins while arsenic, copper, cadmium, cobalt, iron, manganese and mercury were selected as typical toxic metals (including metalloids here) in the aquatic environment. The stabilities of the toxin-metal complexes were determined using equilibrium dialysis and/or centrifugal ultrafiltration technique. A direct exposure of arsenic and copper to the K. brevis was carried out to determine the effects of these metals to the growth of the algal cell. The results indicated that Cu2+, Hg2+, Co2+, Cd2+ and Fe2+ were capable of complexing with the algal toxins. Moreover, the exposure experiments demonstrated that the high concentration of arsenic and copper could affect the growth of the K. brevis.

Anatoxin-a (ANTX) is a neurotoxin produced by several freshwater cyanobacteria and has been implicated in the death of livestock and domestic animals from consumption of tainted surface waters. ANTX is unstable under normal conditions and is somewhat problematic to extract and study. Accelerated solvent extraction (ASE) combined with liquid chromatography-mass spectrometry (LC/MS) was used to develop an efficient extraction and analytical method for both ANTX and the more commonly encountered hepatotoxic microcystins produced by cyanobacteria. The effects of nitrogen supply on the cellular production and release of ANTX was investigated in Aphanizomenon issatschenkoi (Ussaczew) Proschkina-Lavrenko (Nostocales). In contrast to the predictions of the carbonnutrient balance hypothesis, the maximum production was observed under moderate N stress. In addition, steady state fugacity-based models were employed to investigate ANTX’s distribution and fate in freshwater ecosytems. ANTX was not found to be very persistent in aquatic ecosystems and did not appear to bioaccumulate in fish, at least not from the dissolved phase.