Cianobactérias, conhecidas por sua habilidade de sintetizar metabólitos com ação tóxica, podem se tornar dominantes em águas com altas concentrações de nitrogênio e fósforo. Embora a toxicidade do glifosato, o herbicida mais usado no mundo, em alguns organismos aquáticos seja conhecida, poucos estudos abordam o efeito desse composto sobre a produção de metabólitos secundários por cianobactérias. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de diferentes concentrações de glifosato (produto técnico) sobre o crescimento e produção de cianotoxinas e microgininas pelas cepas brasileiras Microcystis aeruginosa LTPNA 08 e Cylindrospermopsis raciborskii CENA 302. Na presença de 15 mg/L de glifosato, o crescimento e a produção de toxinas pela M. aeruginosa foram reduzidos e de microgininas significativamente aumentada. Já a C. raciborskii, quando exposta à 20 mg/L de glifosato teve seu crescimento e síntese de clorofila-a, carotenoides e saxitoxinas aumentados. Concentrações superiores a 20 e 30 mg/L impediram o crescimento celular das cepas LTPNA 08 e CENA 302, respectivamente. A análise de ácidos graxos mostrou perfis bastante distintos entre as cepas. Na cepa LTPNA 08, enquanto que na presença de 10 mg/L de glifosato ocorreu diminuição do teor do ácido linoleico, o ácido estearidônico foi aumentado. Nenhuma das concentrações testadas promoveu alteração sobre o perfil de ácidos graxos da cepa CENA 302. A toxicidade de 5 produtos formulados a base de glifosato foi comparada ao produto técnico em ambas as linhagens-teste. Observou-se uma resistência distinta entre as cepas e toxicidade também variável entre as formulações comerciais. Sendo assim, diante da elevada resistência das cianobactérias M. aeruginosa e C. raciborskii ao glifosato, e considerando-se a elevada interferência antrópica através das práticas agrícolas, pode-se inferir que o uso excessivo e frequente desse herbicida é capaz de estimular o crescimento e dominância desses organismos, podendo modificar a estrutura e funcionalidade de ecossistemas aquáticos / Cyanobacteria, known for their ability to synthesize toxic metabolites, can become dominant in water bodies with high concentrations of nitrogen and phosphorus. Although the toxicity of glyphosate, the most widely used herbicide in the world, in some aquatic organisms is well known, few studies address the effect of this compound on the production of secondary metabolites by cyanobacteria. The aim of this study was to evaluate the influence of different concentrations the herbicide glyphosate (technical grade) on growth and production of cyanotoxins and microginins by Brazilian strains of Microcystis aeruginosa LTPNA 08 and Cylindrospermopsis raciborskii CENA 302. In the presence of 15 mg/L of glyphosate, growth and toxin production by M. aeruginosa were reduced and microginins cell quota significantly increased. The C. raciborskii strain, when exposed to 20 mg/L of glyphosate, had the growth, and chlorophyll-a, carotenoids and saxitoxins production increased. Concentrations above 20 and 30 mg/L prevented cell growth of LTPNA 08 and CENA 302 strains, respectively. Fatty acid analysis showed distinct profiles among the strains. When exposed to 10 mg/L of glyphosate, a decrease in the linoleic acid and increase in stearidonic acid content were observed in M. aeruginosa LTPNA 08 strain. None of the tested concentrations of glyphosate promoted change on the fatty acid profile of CENA 302 strain. The toxicity of 5 glyphosate formulated products was compared to technical product to both strains. There was a distinct resistance among strains and also a variable toxicity among formulated products. Thus, given the high glyphosate resistance of M. aeruginosa and C. raciborskii cyanobacteria, and considering the high anthropogenic interference through agri cultural practices, it can be inferred that excessive and frequent use of this herbicide is able to stimulate growth and dominance of these organisms, which may modify the structure and function of aquatic ecosystems

Cianobactérias, conhecidas por sua habilidade de sintetizar metabólitos com ação tóxica, podem se tornar dominantes em águas com altas concentrações de nitrogênio e fósforo. Embora a toxicidade do glifosato, o herbicida mais usado no mundo, em alguns organismos aquáticos seja conhecida, poucos estudos abordam o efeito desse composto sobre a produção de metabólitos secundários por cianobactérias. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de diferentes concentrações de glifosato (produto técnico) sobre o crescimento e produção de cianotoxinas e microgininas pelas cepas brasileiras Microcystis aeruginosa LTPNA 08 e Cylindrospermopsis raciborskii CENA 302. Na presença de 15 mg/L de glifosato, o crescimento e a produção de toxinas pela M. aeruginosa foram reduzidos e de microgininas significativamente aumentada. Já a C. raciborskii, quando exposta à 20 mg/L de glifosato teve seu crescimento e síntese de clorofila-a, carotenoides e saxitoxinas aumentados. Concentrações superiores a 20 e 30 mg/L impediram o crescimento celular das cepas LTPNA 08 e CENA 302, respectivamente. A análise de ácidos graxos mostrou perfis bastante distintos entre as cepas. Na cepa LTPNA 08, enquanto que na presença de 10 mg/L de glifosato ocorreu diminuição do teor do ácido linoleico, o ácido estearidônico foi aumentado. Nenhuma das concentrações testadas promoveu alteração sobre o perfil de ácidos graxos da cepa CENA 302. A toxicidade de 5 produtos formulados a base de glifosato foi comparada ao produto técnico em ambas as linhagens-teste. Observou-se uma resistência distinta entre as cepas e toxicidade também variável entre as formulações comerciais. Sendo assim, diante da elevada resistência das cianobactérias M. aeruginosa e C. raciborskii ao glifosato, e considerando-se a elevada interferência antrópica através das práticas agrícolas, pode-se inferir que o uso excessivo e frequente desse herbicida é capaz de estimular o crescimento e dominância desses organismos, podendo modificar a estrutura e funcionalidade de ecossistemas aquáticos / Cyanobacteria, known for their ability to synthesize toxic metabolites, can become dominant in water bodies with high concentrations of nitrogen and phosphorus. Although the toxicity of glyphosate, the most widely used herbicide in the world, in some aquatic organisms is well known, few studies address the effect of this compound on the production of secondary metabolites by cyanobacteria. The aim of this study was to evaluate the influence of different concentrations the herbicide glyphosate (technical grade) on growth and production of cyanotoxins and microginins by Brazilian strains of Microcystis aeruginosa LTPNA 08 and Cylindrospermopsis raciborskii CENA 302. In the presence of 15 mg/L of glyphosate, growth and toxin production by M. aeruginosa were reduced and microginins cell quota significantly increased. The C. raciborskii strain, when exposed to 20 mg/L of glyphosate, had the growth, and chlorophyll-a, carotenoids and saxitoxins production increased. Concentrations above 20 and 30 mg/L prevented cell growth of LTPNA 08 and CENA 302 strains, respectively. Fatty acid analysis showed distinct profiles among the strains. When exposed to 10 mg/L of glyphosate, a decrease in the linoleic acid and increase in stearidonic acid content were observed in M. aeruginosa LTPNA 08 strain. None of the tested concentrations of glyphosate promoted change on the fatty acid profile of CENA 302 strain. The toxicity of 5 glyphosate formulated products was compared to technical product to both strains. There was a distinct resistance among strains and also a variable toxicity among formulated products. Thus, given the high glyphosate resistance of M. aeruginosa and C. raciborskii cyanobacteria, and considering the high anthropogenic interference through agri cultural practices, it can be inferred that excessive and frequent use of this herbicide is able to stimulate growth and dominance of these organisms, which may modify the structure and function of aquatic ecosystems

O aumento da incidência de florações de cianobactérias potencialmente tóxicas nos mananciais de abastecimento, favorecidas pelo elevado aporte de nutrientes nos corpos d\'água, compromete a qualidade da água de consumo e põe em risco a saúde humana e animal, além de elevar os custos do tratamento de água. A pré-cloração, tem se mostrado uma ótima opção tanto na inativação de cianobactérias como na remoção de cianotoxinas dissolvidas. No entanto, sob certas condições, pode causar lise celular e promover a liberação das toxinas no meio. O objetivo deste trabalho foi avaliar em escala laboratorial, o efeito da pré-cloração, utilizando como agente oxidante o hipoclorito de sódio, sobre a integridade celular de uma linhagem tóxica de Microcystis aeruginosa (LTPNA 08), por citometria de fluxo, e sobre a subsequente liberação e degradação das microcistinas (LR e RR) por LC-MS/ MS. Diferentes dosagens de cloro (0,05, 0,5, 1, 1,5, 2, 2,5, 3, 4 e 8 mg.L-1), tempos de contato (0, 15, 30 e 60 minutos) e densidade celular (1x106 células.mL-1 para os ensaios de jarros e 3,5 x106 células.mL-1 para o ensaio de viabilidade celular) foram utilizadas neste estudo. Os resultados obtidos nos ensaios de jarros mostraram remoções de microcistinas acima de 70% após 60 minutos de exposição ao oxidante, com 100% de remoção em doses de 2,5 e 3 mg Cl2.L-1. Valores de CT (concentração x tempo) acima de 40,66 mg.min.L-1 foram necessários para degradar as microcistinas a concentrações abaixo de 1,0 µg.L-1, exigidos pela organização mundial de saúde (WHO) e pela legislação brasileira de potabilidade da água (Portaria MS nº 2914/2011). Não foi possível verificar a lise celular por microscopia óptica, no entanto, na análise por HPLC-DAD verificou-se degradação de mais de 70% da clorofila-a em todas as dosagens testadas, após 60 minutos de exposição, com a completa degradação nas concentrações de 2,5 e 3 mg.L-1 Cl2, indicando dano celular. Nos ensaios por citometria de fluxo, foi verificada a perda da integridade celular com o aumento da dosagem de cloro aplicada, observando-se a permeabilidade celular máxima, sem a desintegração da célula, na concentração de 2,5 mg.L-1 Cl2. Concentrações de 4 e 8 mg.L1 Cl2 promoveram a lise total das células, impossibilitando a permanência do marcador na célula. A perda dos pigmentos clorofila a e ficocianina ocorreram em concentrações de acima de 2,5 e acima de 1,5 mg.L-1 Cl2, respectivamente. O presente trabalho reforçou a eficiência da cloração na degradação das toxinas e os resultados obtidos podem ajudar as autoridades competentes a otimizar as práticas de cloração utilizadas no pré-tratamento da água. / The increased incidence of blooms of potentially toxic cyanobacteria in supply sources, favored by high input of nutrients in water bodies, compromises the quality of drinking water and affect human and animal health, besides increasing water treatment costs. The pre-chlorination, has proved a great choice both in the inactivation of cyanobacterial cells as in removing dissolved cyanotoxins. However, under certain conditions, can cause cell lysis and release toxins. The objective of this study was to evaluate in laboratory scale, the effect of pre-chlorination, using sodium hypochlorite, on cell integrity of toxic Microcystis aeruginosa (LTPNA 08) using flow cytometry, and the subsequent release and degradation of microcystins (LR and RR) by LC-MS / MS. Different chlorine doses (0.05, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 4 and 8 mg.L-1), contact times (0, 15, 30 and 60 minutes) and cell density (1x106 células.mL-1 for jar-test and 3.5 x106 células.mL-1 for cell viability assay) were used in this study. The results obtained in the jar- test showed degradations up to 70% after 60 minutes of exposure, with complete degradation at chlorine doses of 2,5 e 3 mg.L-1. Chlorine exposure (CT) values over 40,66 mg.min.L-1 were required for oxidation of microcystin LR and RR to concentrations below the World Health Organization (WHO) and Brazilian legislation for water potability (Portaria MS nº 2914/2011) guideline value of 1µg.L-1. No differences in cell number was observed by microscopy, however, analysis by HPLC-DAD found chlorophyll-a reductions of more than 70% in all dosages tested after 60 minutes exposure, with values below the limit of quantification for concentrations of 2.5 and 3 mg.L-1 Cl2, indicating cell damage. In assays using flow cytometry, loss of cell integrity was observed with increasing chlorine concentration. The maximum cell permeability without cell disintegration was observed at a concentration of 2.5 mg.L-1 Cl2. Concentrations of 4 and 8 mg.L-1 Cl2 lead to complete cell lysis, making impossible the permanence of SYTOX Green in the cell. The loss of pigment chlorophyll a and phycocyanin occurred in concentrations above 2.5 and 1.5 mg.L-1 Cl2, respectively. This study reinforced the efficiency of chlorination in the toxins degradation and the results can help the water authorities to optimize the chlorination practices used in the pretreatment of water.

Thesis (M.Sc.)--York University, 2008. Graduate Programme in Biology. / Typescript. Includes bibliographical references (leaves 120-136). Also available on the Internet. MODE OF ACCESS via web browser by entering the following URL: http://gateway.proquest.com/openurl?url_ver=Z39.88-2004&res_dat=xri:pqdiss&rft_val_fmt=info:ofi/fmt:kev:mtx:dissertation&rft_dat=xri:pqdiss:MR38772

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-03-26Bitstream added on 2014-06-13T20:29:42Z : No. of bitstreams: 1 barros_sg_me_rcla.pdf: 569574 bytes, checksum: a41aac60a4eff140d6e766859b8399c7 (MD5) / Florações de cianobactérias tóxicas são atualmente um problema mundial devido a produção de toxinas. A microcistina é uma hepatotoxina comumente encontrada em corpos d´água e é produzida principalmente pelo gênero Microcystis. Recentemente a identificação, clonagem e seqüenciamento do agrupamento de genes responsáveis pela codificação da sintetase de microcistina (MS) tornaram possível a abordagem molecular na detecção de populações tóxicas baseada na técnica de PCR (Polymerase Chain Reaction). A técnica de PCR tornou-se viável e útil pelo fato do agrupamento de genes da sintetase de microcistina estar presente apenas em organismos tóxicos e pela ausência de diferenças morfológicas entre aqueles tóxicos e não tóxicos. Este estudo objetivou desenvolver e avaliar a técnica de PCR competitiva para quantificação de células de Microcystis tóxicas e não tóxicas utilizando os genes cpcBA e mcyB envolvidos respectivamente, na formação da ficocianina e biossíntese da MS. Testou-se a hipótese de que a PCR competitiva pode ser utilizada como metodologia de quantificação de células tóxicas e não tóxicas de Microcystis em substituição a contagem direta de células por microscopia óptica para atender a Portaria do Ministério da Saúde 518/2004. Para obtenção de DNA competidores foram realizadas amplificações seqüenciais de “células DNA equivalente” das linhagens tóxica (BCCUSP18) e não tóxica (BCCUSP03) de Microcystis spp. utilizando primers descritos na literatura, bem como aqueles desenhados para este estudo. Avaliaram-se os DNA competidores amplificando-os com células DNA equivalente das linhagens. Após determinada a quantidade mais próxima de DNA competidores para quantificar 2,0 x 104 células, realizou-se a PCR competitiva com células DNA equivalente de uma amostra ambiental (reservatório de Duas Unas, PE)... / Blooms of microcystin-producing cyanobacteria are a problem worldwide. Mycrocystin is a liver hepatotoxin commonly found in bodies of water and is produced mainly by the genus Microcystis. The recent identification, cloning and sequencing of the genes responsible for coding microcystin synthetase (MS) has allowed a molecular approach to the detection of micocystin-producing populations based on the Polymerase Chain Reaction (PCR) method. Considering the lack of morphological differences between microcystin-producing and non-microcystin-producing organisms, PCR is viable and useful, as the cluster of microcystin synthetase genes is found in only microcystinproducing organisms. The aim of the present study was to develop and assess an competitive PCR method for the quantification of toxic and non-toxic Microcystis cells using the cpcBA and mcyB genes, which are respectively involved in the formation of phycocyanin and biosynthesis of MS. The hypothesis was that competitive PCR could be used as a quantification method for toxic and non-toxic Microcystis cells, replacing the direct cell count under an optical microscope, while fulfilling Brazilian Ministry of Health Ordinance 518/2004. For the acquisition of competitor DNA, sequences amplifications were carried out of the “cell DNA equivalent” of microcystin-producing (BCCUSP18) and non-microcystin-producing (BCCUSP03) strains of Microcystis spp. using primers described in the literature as well as others designed for the present study. Competitor DNA was assessed by amplifying “cells DNA equivalent” of the strains. After determining the quantity closest to the competitor DNA for quantifying 2.0 x 104 cells, competitive PCR was carried out with “cells DNA equivalent” from an environmental sample (Duas Unas Reservoir, PE, Brazil). The constructed competitor cpcBA quantified 1.45 x 104 cells (R2= 0.989)... (Complete abstract click electronic access below)

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.

As cianobactérias atuam no tratamento de águas residuárias em lagoas de estabilização. Seu estudo torna-se importante tanto pela atuação no referido tratamento como na possível produção de toxinas e seus efeitos nos sistemas aquáticos e saúde da população. Protocolos moleculares para culturas axênicas ou naturais foram testados e adaptados para as amostras analisadas. Este trabalho teve como objetivo avaliar o método molecular de eletroforese em gel de gradiente desnaturante nas espécies de Microcystis (cianobactérias) em um sistema de lagoas de estabilização. Foram utilizadas as técnicas de Reação de Polimerização em Cadeia (PCR) e Eletroforese em Gel de Gradiente Desnaturante (DGGE) do gene RNAr 16S como marcador molecular na análise de cianobactérias no sistema de lagoas de estabilização de São Lourenço da Serra - SP. Este sistema é composto por tratamento primário (caixa de areia), fossa séptica seguida de um sistema australiano (lagoa anaeróbia seguida por uma lagoa facultativa) e na saída do sistema de lagoas um tanque de cloração. Na amostra ambiental realizada na lagoa facultativa obteve-se, através de exame microscópico, o predomínio das espécies Microcystis aeruginosa e Microcystis flos-aquae. Através da técnica molecular de DGGE foi obtido um padrão de aproximadamente 18 bandas com a amostra ambiental. / Cyanobacteria are active in wastewater treatment in stabilization ponds. The study of these microrganisms is of a great importance considering their role in the referred wastewater treatments as well as their potential to produce toxins and their effects in aquatic systems and public health. Molecular protocols for pure or natural cultures were tested and adapted for the collected environmental samples. This work had as objective to evaluate the molecular method of denatuirng gradient gel electrophoresis in the Microcystis species (cyanobacteria) in a system of stabilization ponds. The techniques Polimerase Chain Reaction (PCR) and Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) of the gene 16S rRNA as molecular marker were used in the cyanobacteria analysis in the system of stabilization ponds of São Lourenço da Serra - SP. This system is composed by primary treatment (box of sand), septic tank followed by an Australian system (anaerobic pond proceeded by an facultative pond) and in the exit of the system a clorine tank. In environmental sample accomplished in the facultative pond it was obtained, as microscopic result, the prevalence of the species Microcystis aeruginosa and Microcystis flos-aquae. Through molecular techniques a pattern of approximately 18 bands with these environmental sample was obtained.

Por suas características fisiológicas, cianobactérias se adaptam rapidamente em sistemas eutrofizados e geralmente predominam na comunidade fitoplanctônica. O crescimento excessivo desses microrganismos resulta em dificuldades e acréscimo nos custos do tratamento de água para consumo humano. Além da rápida colmatação dos filtros devido à grande massa orgânica, atribuição de cor e sabor, cianobactérias podem se apresentar tóxicas, liberar na água metabólitos nocivos e também serem precursoras na formação de subprodutos. Assim, este trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência de remoção da cianobactéria Microcystis sp por pré-oxidação com cloro, coagulação com sulfato de alumínio, filtração direta e pós-cloração em escala de bancada, baseando-se nos parâmetros de turbidez, contagem celular, distribuição de tamanho e contagem de partículas, carbono orgânico dissolvido e subprodutos organoalogenados. Para atingir tal objetivo foi necessária a realização de experimentos para determinação da dosagem e do tempo de contato de cloro livre e a construção de diagramas de coagulação-filtração. Paralelamente foi determinado o Potencial de Formação de Trialometanos. A presença de cianibactérias não pareceu favorecer a formação de subprodutos indesejados da cloração. O ensaio final foi realizado com pré-cloração, coagulação, filtração e pós-cloração. Para a água pré-clorada com 2,5 mg/L de cloro livre, coagulada com 4 mg/L de sulfato de alumínio comercial, filtrada em areia com tamanho de grãos entre 0,3 a 0,59 mm e pós-clorada com 3,0 mg/Lde cloro livre, a turbidez reduziu de 2,89 para 0,36 uT, redução de 88%. A contagem celular mostrou decréscimo de 99,98% e a contagem de partículas reduziu 96,3% na faixa de tamanho de 3 a 20 \'mü\'m. Também foi observado aumento do carbono orgânico dissolvido com o aumento da dosagem de cloro livre. / Because of their physiological characteristics, cyanobacteria are able to adapt themselves quickly in eutrophic systems and are usually predominant in water bodies. The excessive growth of these organisms results in an increase in water treatment costs and other problems. Beside faster filter clogging due to the large amounts of cyanobacteria, these organisms may be toxic, release toxic metabolites and act as nuisance subproducts precursors. The aim of this work is to evaluate Microcystis sp cyanobacteria removal efficiency by chlorine preoxidation, aluminum sulfate coagulation, direct filtration and post-chlorination in bench-scale experiments. The removal efficiency was evaluated based on turbidity, cell counts, particle size distribution, dissolved organic carbon and halogenated organic subproducts. To reach the objectives it was first necessary to do experiments to determine free chlorine dose and contact time and also prepare coagulation-filtration diagrams. The trihalomethane formation potential was also determined, showing the presence of cyanobacteria did not contribute to subproduct formation. The final test, involving prechlorination, coagulation, filtration and post-chlorination, showed excellent Microcystis sp removal results. For prechlorinated water with 2,5 mg/L of free chlorine, coagulated with 4 mg/L of aluminum sulfate, filtered in a sand bed with grain size between 0,3 and 0,59 mm and post-chlorinated with 3,0 mg/L of free chlorine, turbidity was reduced from 2,89 to 0,36 uT, a 88% decrease. Cell count showed a 99,98% decrease and the particle count was reduced in 96,3% in the size range of 3 to 20 \'mü\'m. An increase in dissolved organic carbon related to the increase in the free chlorine dose was also noted.

Microbial and chemical processes in the sediment of standing waters have a big influence on the release of nutrients and the trophic state. Due to the strong interactions between sediment and water body and the storage of materials sediments can be consulted as an important additional source of information for the evaluation of the trophic state and for the estimation of future trophic developments. Because of relatively small fluctuations the parameters in the sediment and pore water are well suitable for a trophic validation. Sediments and pore water of four reservoirs with different trophic characteristics were sampled in regular intervals (Neunzehnhain I - oligotrophic; Muldenberg - oligotrophic, dystrophic; Saidenbach - mesotroph; Quitzdorf - polytrophic). Many chemical and microbial parameters were examined regarding the trophic dependancy and the possibility for including these parameters into a trophic evaluation system. The concentrations of SRP, ammonium, and alkalinity in the pore water and the metal:phosphorus-quotient (Al:P, Fe:P) in the dry sediment showed the biggest trophic dependancy, so that these parameters are applicable for a sediment referred trophic assessment of standing waters. The polytrophic reservoir Quitzdorf has exhibited an extreme abundance of the cyanobacterium Microcystis for years. Investigations of the water body showed that apart from parameters like the water temperature the mass growth of Microcystis in the reservoir is obviously very strongly affected by the nitrogen:phosphorus-quotients in the water body. In laboratory experiments with sediments of this reservoir the phosphorus release from the sediment could be significantly lowered by the addition of aluminum and a part of the phosphorus could be shifted from the reductively soluble iron bound phosphorus fraction into the stable aluminum bound phosphorus fraction. / Die chemischen und mikrobiellen Prozesse im Sediment von Standgewässern haben großen Einfluss auf die Freisetzung von Nährstoffen und die Trophie. Aufgrund der starken Wechselwirkungen zwischen Sediment und Wasserkörper und der Speicherung von Stoffen in den Sedimenten können Gewässersedimente als wichtige zusätzliche Informationsquelle für die Bewertung des Trophiezustandes und zur Abschätzung zukünftiger trophischer Entwicklungen herangezogen werden. Durch relativ geringe Schwankungen sind die Parameter im Sediment und Porenwasser gut für eine Trophieeinschätzung geeignet. Die Sedimente und das Porenwasser von vier Talsperren mit unterschiedlichen trophischen Eigenschaften wurden in regelmäßigen Abständen beprobt (Neunzehnhain I ? oligotroph; Muldenberg ? oligotroph, dystroph; Saidenbach ? mesotroph; Quitzdorf ? polytroph). Es wurden viele chemische und mikrobielle Parameter im Sediment und Porenwasser im Hinblick auf die Trophieabhängigkeit und eine mögliche Einbeziehbarkeit in ein trophisches Bewertungssystem untersucht. Die größte trophische Abhängigkeit konnte bei den Konzentrationen von SRP, Ammonium, und Alkalinität im Porenwasser und den Metall:Phosphor-Quotienten (Al:P, Fe:P) im Trockensediment gefunden werden, sodass diese Parameter gut für eine sedimentbezogene Trophiebewertung von stehenden Gewässern geeignet sind. Die polytrophe Talsperre Quitzdorf weist seit Jahren ein extremes Massenwachstum des Cyanobakteriums Microcystis auf. Untersuchungen des Wasserkörpers haben gezeigt, dass das Microcystis-Massenaufkommen in der Talsperre neben Parametern wie der Wassertemperatur offensichtlich sehr stark von den Stickstoff:Phosphor-Quotienten im Wasserkörper beeinflusst wird. Laborversuche mit Sedimenten dieser Talsperre haben ergeben, dass die P-Freisetzung aus dem Sediment durch die Zugabe von Aluminium signifikant herabgesetzt werden und ein Teil des Phosphors von der reduktiv löslichen eisengebundenen P-Fraktion in die stabile aluminiumgebundene P-Fraktion verlagert werden konnte.

Orientador: Maria do Carmo Bittencourt de Oliveira / Banca: Orlando Necchi Junior / Banca: Daniel Scherer de Moura / Resumo: Florações de cianobactérias tóxicas são atualmente um problema mundial devido a produção de toxinas. A microcistina é uma hepatotoxina comumente encontrada em corpos d'água e é produzida principalmente pelo gênero Microcystis. Recentemente a identificação, clonagem e seqüenciamento do agrupamento de genes responsáveis pela codificação da sintetase de microcistina (MS) tornaram possível a abordagem molecular na detecção de populações tóxicas baseada na técnica de PCR (Polymerase Chain Reaction). A técnica de PCR tornou-se viável e útil pelo fato do agrupamento de genes da sintetase de microcistina estar presente apenas em organismos tóxicos e pela ausência de diferenças morfológicas entre aqueles tóxicos e não tóxicos. Este estudo objetivou desenvolver e avaliar a técnica de PCR competitiva para quantificação de células de Microcystis tóxicas e não tóxicas utilizando os genes cpcBA e mcyB envolvidos respectivamente, na formação da ficocianina e biossíntese da MS. Testou-se a hipótese de que a PCR competitiva pode ser utilizada como metodologia de quantificação de células tóxicas e não tóxicas de Microcystis em substituição a contagem direta de células por microscopia óptica para atender a Portaria do Ministério da Saúde 518/2004. Para obtenção de DNA competidores foram realizadas amplificações seqüenciais de "células DNA equivalente" das linhagens tóxica (BCCUSP18) e não tóxica (BCCUSP03) de Microcystis spp. utilizando primers descritos na literatura, bem como aqueles desenhados para este estudo. Avaliaram-se os DNA competidores amplificando-os com células DNA equivalente das linhagens. Após determinada a quantidade mais próxima de DNA competidores para quantificar 2,0 x 104 células, realizou-se a PCR competitiva com células DNA equivalente de uma amostra ambiental (reservatório de Duas Unas, PE)... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Blooms of microcystin-producing cyanobacteria are a problem worldwide. Mycrocystin is a liver hepatotoxin commonly found in bodies of water and is produced mainly by the genus Microcystis. The recent identification, cloning and sequencing of the genes responsible for coding microcystin synthetase (MS) has allowed a molecular approach to the detection of micocystin-producing populations based on the Polymerase Chain Reaction (PCR) method. Considering the lack of morphological differences between microcystin-producing and non-microcystin-producing organisms, PCR is viable and useful, as the cluster of microcystin synthetase genes is found in only microcystinproducing organisms. The aim of the present study was to develop and assess an competitive PCR method for the quantification of toxic and non-toxic Microcystis cells using the cpcBA and mcyB genes, which are respectively involved in the formation of phycocyanin and biosynthesis of MS. The hypothesis was that competitive PCR could be used as a quantification method for toxic and non-toxic Microcystis cells, replacing the direct cell count under an optical microscope, while fulfilling Brazilian Ministry of Health Ordinance 518/2004. For the acquisition of competitor DNA, sequences amplifications were carried out of the "cell DNA equivalent" of microcystin-producing (BCCUSP18) and non-microcystin-producing (BCCUSP03) strains of Microcystis spp. using primers described in the literature as well as others designed for the present study. Competitor DNA was assessed by amplifying "cells DNA equivalent" of the strains. After determining the quantity closest to the competitor DNA for quantifying 2.0 x 104 cells, competitive PCR was carried out with "cells DNA equivalent" from an environmental sample (Duas Unas Reservoir, PE, Brazil). The constructed competitor cpcBA quantified 1.45 x 104 cells (R2= 0.989)... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre