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 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 alquilbenzeno linear sulfonado (LAS), principal componente na formulação de detergentes e outros agentes de limpeza, é despejado constantemente em corpos de água em função da precariedade dos sistemas de tratamento de origem doméstica em países em desenvolvimento, como o Brasil. A principal motivação do presente estudo foi verificar a remoção do sabão em pó com o emprego de diferentes co-substratos em reator anaeróbio de leito fluidificado (RALF). O RALF foi preenchido com areia como material suporte e operado com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 15 horas durante 247 dias. Substrato sintético simulando esgoto sanitário foi utilizado, cuja composição incluía solução de sais, bicarbonato de sódio, sabão em pó comercial, extrato de levedura e co-substratos como sacarose e/ou etanol. A operação do reator foi dividida em cinco fases: (1) imobilização da biomassa em circuito fechado; (2) etapa I com sacarose e etanol (50/50%), sem adição de sabão em pó e circuito aberto; (3) etapa II com sacarose e etanol (50/50%) e 6,8 ± 2,1 mg/L de LAS em circuito aberto; (4) etapa III com sacarose e etanol (50/50%) e 14,3 ± 1,5 mg/L de LAS em circuito aberto; (5) etapa IV com apenas sacarose como co-substrato e 16,4 ± 2,5 mg/L de LAS em circuito aberto. Para todas as etapas, obteve-se remoção média de DQO superior a 78 ± 8,4%, para 590,2 ± 76,2 mg/L afluente. Houve aumento de eficiência de remoção com acréscimo de sabão em pó em torno de 12% entre a etapa I e as demais etapas; estas juntas apresentaram média de 597,7 ± 83,1 mg/L de DQO afluente. A remoção média de LAS foi de 37,7 ± 13,7% para 12,4 ± 8,4 mg/L afluente. Por meio da análise estatística não foi possível determinar o nível de importância dos co-substratos na remoção de DQO e LAS. Verificou-se remoção de 39,4% de LAS, sendo 30,6% referente à degradação biológica e 8,8% à adsorção. Populações microbianas diferentes foram observadas nas diferentes etapas por meio de análise de DGGE. Microrganismos pertencentes aos filos Proteobacteria (72%), Acidobacteria (3%), Synergistetes (3%), Bacteroidetes (6,3%) e Firmicutes (6,3%) foram identificados no biofilme do material suporte da última etapa. A maioria das seqüências foi relacionada à família Rhodocyclaceae cujos membros são capazes de degradar compostos aromáticos. / Linear alkylbenzene sulphonate (LAS), main component in detergent formulation and others clean products, is constantly released in aquatic environment in face of precarious domestic wastewater treatment facilities presents in developing countries like Brazil. The main reason of this study was to verify the powder soap removal through the use of different co-substrates in anaerobic fluidized bed biological reactor (AFBBR). The AFBBR was filled with sand as support material and operated with 15 hours of hydraulic time retention (HTR) over 247 days. It was utilized synthetic sewage which composition included salt solution, sodium bicarbonate, commercial powder soap, yeast extract and co-substrate as sucrose and/or ethanol. The operation of reactor was divided in following steps: (1) biomass immobilization phase in close circuit; (2) stage I with sucrose and ethanol (50/50%) without powder soap addition in open circuit; (3) stage II with sucrose and ethanol (50/50%) and 6,8 ± 2,1 mg/L of LAS in open circuit; (4) stage III with sucrose and ethanol (50/50%) and 14,3 ± 1,5 mg/L of LAS in open circuit; and (5) stage IV with only sucrose as co-substrate and 16,4 ± 2,5 mg/L of LAS in open circuit. For all stages, it was obtained up 78 ± 8,4% average COD removal with 590,2 ± 76,2 mg/L influent. There was a increase of COD removal around 12% with powder soap addition among stage I and following stages, these last ones, together, had 597,7 ± 83,1 mg/L of average COD influent. The LAS removal was 37,7 ± 13,7% with 12,4 ± 8,4 mg/L of LAS influent. Using statistic analysis, it is not possible to define the level of co-substrates importance in COD and LAS removal. Through mass balance, it was verified 39,4% of LAS removal, with 30,6% from biological degradation and 8,8% from adsorption. Diverse microbial populations were observed from different stages by DGGE analysis. It was identified microorganisms relating to Proteobacteria (72%), Acidobacteria (3%), Synergistetes (3%), Bacteroidetes (6,3%) and Firmicutes (6,3%) phila in biomass support material from last stage. Most of sequences were closed to Rhodocyclaceae family which members are capable to degrade aromatic compounds.

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%).

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.

Soil nematodes play an important role in indication for assessing soil environments and ecosystems. Previous studies of nematode community analyses based on molecular identification have shown to be useful for assessing soil environments. Here we applied PCR-DGGE method for molecular analysis of five soil nematode communities (designed as S1 to S5) collected from four provinces in Southeastern Vietnam (Binh Duong, Ba Ria Vung Tau, Binh Phuoc and Dong Nai) based on SSU gene. By sequencing DNA bands derived from S5 community sample, our data show 15 species containing soil nematode, other nematode and non-nematode (fungi) species. Genus Meloidogyne was found as abundant one. The genetic relationship of soil nematode species in S5 community were determined by Maximum Likelihood tree re-construction based on SSU gene. This molecular approach is applied for the first time in Vietnam for identification of soil nematode communities. / Tuyến trùng đất đóng vai trò chỉ thị quan trọng trong công tác đánh giá môi trường và hệ sinh thái đất. Các nghiên cứu trước đây đã cho thấy lợi ích của việc phân tích cộng đồng tuyến trùng đất bằng định danh sinh học phân tử đối với việc đánh giá môi trường đất. Ở đây, chúng tôi ứng dụng phương pháp PCR-DGGE dựa trên gene SSU để phân tích năm (ký hiệu từ S1 đến S5) cộng đồng tuyến trùng đất thuộc các vùng trồng chuyên canh cây hồ tiêu ở miền nam Việt Nam (Bình Dương, Bà Rịa Vũng Tàu, Bình Phước và Đồng Nai). Bằng cách giải trình tự các vạch của mẫu tuyến trùng S5, kết quả cho thấy cộng đồng tuyến trùng này có 15 loài gồm nhóm tuyến trùng đất, nhóm các loại tuyến trùng khác và nhóm không phải tuyến trùng (nấm) và trong đó Meloidogyne là giống ưu thế. Mối quan hệ di truyền của các các loài tuyến trùng đất thuộc cộng đồng S5 được xác định bằng việc thiết lập cây phát sinh loài Maximum Likelihood dựa trên gene SSU. Đây là nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam sử dụng kỹ thuật PCR-DGGE để phân tích các cộng đồng tuyến trùng đất trồng hồ tiêu.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-07-31T14:41:08Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertação_Mestrado_Roberto_Carvalho_2016.pdf: 4128480 bytes, checksum: d7d2a90680981c944fb1c8f51356fdf0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-31T14:41:08Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertação_Mestrado_Roberto_Carvalho_2016.pdf: 4128480 bytes, checksum: d7d2a90680981c944fb1c8f51356fdf0 (MD5) Previous issue date: 2016-06-28 / FACEPE / Neste trabalho foi realizado um estudo da ecologia microbiana com o objetivo de entender a composição e a dinâmica da comunidade microbiana formada em dois reatores do tipo UASB, correlacionando os parâmetros ambientais obtidos no monitoramento prévio com os parâmetros biológicos identificados ao longo da pesquisa. Um dos reatores foi planejado para ser operado em regime totalmente anaeróbio e o outro em condição microaerofílica. Ambos foram operados com efluente têxtil sintético durante 3 fases (Fase I – condições normais do efluente sintético; Fase II – adição de salinidade no afluente; Fase III – Adição de sulfato no afluente), ao final de cada fase foram coletadas amostras da biomassa da manta de lodo, como também uma amostra da biomassa aderida ao aerador apenas na fase III e por fim amostra do inóculo utilizado. Através das técnicas de PCR-DGGE foi possível obter uma pré-visualização da diversidade das amostras servindo como uma ferramenta para selecionar as amostras que seguiriam para sequenciamento do 16S rDNA utilizando a plataforma Illumina. As amostras coletadas foram exploradas geneticamente e analisadas por ferramentas de bioinformática (filtros de qualidade, análise de cluster, taxonomia entre outros), e por fim foram inferidas as informações fenotípicas das culturas identificadas. As amostras apresentaram índice de diversidade de microrganismos Simpson 1-D entre 0,8751 e 0,9806, onde os filos mais abundantes em todas as fases de operação foram Proteobacteria (13,17 – 44,21%), Firmicutes (7,12 - 41,94%), Bacteroidetes (13,05 – 26,17%) e Chloroflexi (2,51 – 4,77%). Os gêneros Trichococcus, Syntrophus, Methanosaeta foram influenciados positivamente pela adição de salinidade e sulfato com aumento significativo na abundância relativa nas fases II e III. Foram identificados gêneros aptos a catalisar a quebra do corante presente no efluente, como também foram encontrados exclusivamente na biomassa do reator micro aerado, espécies do gênero Brevundimonas, reportados na literatura por possuir algumas espécies aptas a realizar mineralização de alguns tipos de aminas aromáticas que são subprodutos tóxicos da degradação do corante. / In this paper is presented a study of microbial ecology with the objective to understand the composition and dynamics of microbial community formed in two UASB reactors, correlating the environmental parameters obtained in early monitoring with the biological parameters identified during the research. One of them is completely anaerobic (R1) and the other is microaerophilic (R2). The reactors were operated with synthetic textile effluent along 3 operational phases (Phase I - normal conditions of the synthetic effluent; Phase II - addition of salinity in the inffluent; Phase III – sulphate addition in the inffluent). At the end of each phase, biomass samples were collected from the sludge blanket, also, a sample of biomass attached to the aerator was collected ate the end of phase III, and finally, a sample of inoculum, used in both reactors, was collected. Through PCR -DGGE techniques was able a preview of the diversity of samples serving as a tool to select which samples went to the 16S rRNA sequencing using the Illumina platform. The samples were explored genetically and analyzed by bioinformatic tools (quality filters, cluster analysis, taxonomy among others), and finally was inferred the phenotypic information about the identified cultures. The samples showed good diversity of microorganisms (Simpson 1-d between 0.8751 and 0.9806), the most abundant phyla in all operating phases were Proteobacteria (13.17% to 44.21%), Firmicutes (7.12% to 41.94%), Bacteroidetes (13.05% to 26.17%) and Chloroflexi (2.51% to 4.77%). The genera Trichococcus, Syntrophus, Methanosaeta were positively influenced by the addition of salinity and sulfate with a significant increase in relative abundance in phases II and III. These genres have metabolic characteristics that complement each other indicating a possible syntrophic environment between these genera. Some genera able to catalyze the breakdown of dye were identified, as well, was identified in the sample of the biomass attached to aerator, species of genus Brevundimonas, reported in literature as bacterial species able to degrading some types of aromatic amines, which are toxic byproducts of azo dye degradation.

Le cacao et le café sont les produits agricoles les plus échangés dans le monde. Ils subissent de nombreuses transformations post-récolte au niveau des pays producteurs (tropicaux) avant d'être exportés. Les procédés de traitements post-récolte diffèrent d'un pays à l'autre voire d'un agriculteur à l'autre. La transformation technologique du cacao en fèves marchandes et des grains de café en café vert nécessite un processus primaire de manutention. Ces pratiques participent et influencent, en général, la qualité marchande et organoleptique des produits destinés à la transformation. Notre hypothèse de travail est que les différents procédés de transformation post-récolte appliqués sur le café et le cacao ont une influence sur la structure des communautés microbiennes. L'objectif principal était de pouvoir mesurer cet effet en réalisant l'analyse globale des communautés microbienne en utilisant un outil de biologie moléculaire, la PCR-DGGE (Amplification par PCR couplée à l'électrophorèse sur gel en gradient dénaturant). Cette technique a été associée au séquençage afin d'identifier les espèces microbiennes majoritaires. Cette étude a montré que les communautés microbiennes associées aux grains de café et aux fèves de cacao varient au cours des différentes étapes pour chaque type de traitement post-récolte appliqué.Notre approche a permis de discriminer les voies de traitements, et l'origine géographique du café Camerounais et Indonésien. Notamment, nous avons montré que l'origine géographique et l'espèce de café utilisée ont un impact sur l'écologie microbienne du café moins important par rapport à celui du procédé. L'application au cacao nous a permis de relier l'analyse globale de l'écologie microbienne (DGGE) à l'analyse des composés volatils (SPME-GC-MS) afin de discriminer les différents traitements post-récolte. Des micro-fermentations ont été réalisées avec des souches microbiennes isolées du cacao (L. fermentum, A. pasteurianus, P. kudriavzevii et P. mashurica) dans le but d‘identifier l'origine des composés volatils détectés sur le cacao fermenté. Notre étude a contribué à montrer que la fermentation combinée à une courte durée de stockage avant fermentation est le procédé qui permet d'obtenir des fèves contenant plus de composés aromatiques désirables sur le cacao. Une analyse statistique a permis de combiner les résultats des deux types d'analyses (écologie microbienne et composés aromatiques) et de créer des relations entre les espèces détectées et les composés volatils présents. Les profils aromatiques identifiés ont permis d'envisager l'utilisation des souches testées comme starters de culture pour la fermentation du cacao. / Cocoa and coffee are the most traded agricultural commodities in the world. They undergo many post-harvest transformations in producing countries (tropical) before being exported. Post-harvest processes differ from one country to another and from one production site to another. The technological transformation of cocoa on commercial beans and of coffee to green coffee requires a primary process handling. These practices play a crucial role in global and organoleptic quality of the products that will be processed. Our work hypothesis isthat different post-harvest processing applied to coffee and cocoa have an influence on the structure of microbial communities. The main objective was to measure this effect by performing a global analysis of microbial ecology using a molecular biology tool (PCR-DGGE, PCR amplification coupled to denaturing gradient gel electrophoresis). This technique allows variations in microbial communities to be detected and the main microbial species to be identified by sequencing.Our approach permitted to discriminate treatments, and the geographical origin of Cameroonian and Indonesian coffees. Notably, we showed that geographical origin and coffee species have a minor impact on the structure of the microbial communities when compared to the type of process used (wet or dry).By applying the approach to cocoa, we could link the global analysis of microbial ecology (PCR-DGGE) to the analysis of volatile compounds (SPME-GC-MS) to discriminate the different post-harvest treatments. Micro-fermentation were carried out with strains isolated from cocoa (L. fermentum, A. pasteurianus, P. kudriavzevii and P. mashurica) in order to identify the origin of the volatile compounds detected in the fermented cocoa. This study contributed to to show that fermentation combined with a short storage duration before fermentation is the best method to obtain cocoa beans with more desirable aromatic compounds. The statistical analysis was used to combine the results of the two types of analyzes (microbial ecology and aromatic compounds) and get relations between the detected microbial species and volatile compounds. The identified aromatic profiles prompted us to consider the use of the tested microbial strains as starter culture for cocoa fermentation.

Increasing socio-economic growth and development of South Africa’s freshwater systems require continuous augmentation of water sources to meet the growing water requirements of communities and industries. Anthropogenic disturbances have caused the water quality of many freshwater systems to drastically deteriorate due to constant disposal of domestic, industrial, and agricultural waste into surface waters. Government agencies make use of biomonitoring programmes to effectively manage the countries’ freshwater resources. These programmes use a variety of biological indicators (e.g., macroinvertebrates, fish, diatoms and algal species) and physico-chemical variables to determine the state of the environment. However, attempts to use microbial community structures as bioindicators of anthropogenic perturbations are greatly neglected. This study used molecular techniques (PCR-DGGE and 454-pyrosequencing) and multivariate analysis to develop a robust monitoring technique to determine the impacts of environmental disturbances on bacterial community compositions in river systems in the North West Province. Significant contributions made by this project included the establishment of a bacterial diversity framework for South African freshwater systems that are impacted by a variety of anthropogenic activities (e.g., urban and informal settlements, agriculture and mining). Furthermore, case studies demonstrated the prevalence of specific taxa at polluted sites, as well as positive and negative associations between taxa and environmental variables and pollutants. Finally, biogeochemical cycles could be partially matched to bacterial community structures in river systems. The first part of the project included a pilot study that investigated bacterial structures in a segment of the Vaal River in response to environmental parameters using molecular techniques and multivariate analysis. The most important observations made during this study included the generation of a larger bacterial diversity dataset by pyrosequencing compared to PCR-DGGE. In addition, metagenomic and multivariate analyses provided clues about potential biogeochemical roles of different taxa. The second and third part of the project included two case studies that investigated bacterial communities in the Mooi River and Wonderfonteinspruit in response to environmental activities. Both these systems are impacted by a variety of external sources such as urban and informal settlements, agriculture, and mining. The results demonstrated that perturbations nearby the Mooi River and Wonderfonteinspruit caused the overall water quality to deteriorate which in turn had a profound impact on bacterial community composition. Bacterial community structures at reference/control sites (Muiskraal and Turffontein dolomitic eye) had overall high species diversity (richness and evenness), whereas polluted sites showed lower species diversity and were dominated by the Beta- and Gammaproteobacteria, Bacteroidetes, and Verrucomicrobia. In addition, various potential pathogens (e.g. Eschirichia/Shigella, Legionella, Staphylococcus, Streptococcus etc.) were identified at impacted sites. Multivariate analysis suggested that bacterial communities and certain taxa (Malikia, Algoriphagus, Rhodobacter, Brevundimonas and Sphingopyxis) at polluted sites were mainly impacted by temperature, pH, nutrient levels, and heavy metals. Finally, the proportion of nitrogen and sulphur bacteria corresponded well with the nitrogen and sulphur levels measured in the Wonderfonteinspruit. Based on these results, it was concluded that bacterial community structures might provide a good indicator of anthropogenic disturbances in freshwater systems and may be incorporated into biomonitoring programs. / PhD (Environmental Sciences), North-West University, Potchefstroom Campus, 2015