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Potencial de formação de trialometanos para diferentes gêneros de microalgas

Publicado em 13/04/2018
Categoria(s): Tecnologia
Tags: Cianobactérias, cloracao, Cromatografia gasosa, hipoclorito de cálcio, oxidação

Resumos

A presença de microrganismos fitoplanctônicos em mananciais tem implicações negativas nos sistemas de abastecimento de água, motivando muitas vezes a utilização da pré-cloração para o controle parcial de suas consequências. Além disso, estes microrganismos apresentam grande parcela de matéria orgânica hidrofílica e recalcitrante que não é completamente removida no tratamento convencional de água para abastecimento, sendo oxidada na desinfecção. A oxidação de microalgas e seus metabólitos tanto na pré quanto na pósoxidação (desinfecção) com cloro favorecem a formação de subprodutos da oxidação indesejáveis considerados potencialmente carcinogênicos, mutagênicos e teratogênicos. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi avaliar a contribuição de diferentes gêneros de microalgas para o potencial de formação de Trialometanos-TAMs. Neste estudo foram preparadas águas de estudo com adição das microalgas Microcystis, Anabaena e Synechocystis (Cyanophyta) e a Pseudokirchneriella subcapitata (Chlorophyta) resultando em densidade celular da ordem de 105 cél mL-1. O ensaio de potencial de formação de TAMs foi realizado após 3 e 7 dias de contato com excesso de cloro, e a quantificação dos subprodutos foi realizada conforme o método 551.1 da EPA por cromatografia gasosa com detector de captura de elétrons – GC-ECD. Para as condições experimentais testadas, as concentrações de triclorometano formadas apresentaram, de forma geral, valor médio e mediana de 52,5 e 48,9 µg L-1, respectivamente, aos 3 dias de reação e de 102,5 e 107,0 µg L-1, aos 7 dias de reação. Foi encontrada boa relação entre o potencial de formação de triclorometano e a concentração de clorofila-a na amostra. A presença de microalgas com densidade celular da ordem de 105 cel mL-1 e de clorofila-a na concentração de 50 µg L-1 pode resultar em formação considerável de TAMs, considerando o limite estabelecido pela Portaria MS 2914/2011.

Introdução

A eutrofização dos ecossistemas aquáticos é causada pelo aumento excessivo da concentração de nutrientes, provenientes de fontes como lançamento de efluentes domésticos, industriais, agropastoris, o lançamento concentrado de águas pluviais, entre outros, sendo uma das principais formas de deterioração da qualidade das águas superficiais. O aumento da fertilidade desses ambientes, sob certas condições ambientais de temperatura, incidência de luz e velocidade de ventos, pode conduzir à quebra do equilíbrio biológico do meio aquático e favorecer o aparecimento de florações ou “blooms” de determinadas espécies de microalgas, em especial as cianobactérias.

Tundisi e Tundisi (2008) listaram as florações de cianobactérias ocorridas em corpos hídricos brasileiros até 2001. Na listagem das cianobactérias predominantes, constam os gêneros Anabaena, Aphanizomenon, Cylindrospermopsis, Microcystis, Oscillatoria, Planktothrix, Pseudo Anabaena, Radiocystis, e Synechocystis, sendo que o gênero Microcystis predominava em quase 50% das florações, seguida pela Cylindrospermopsis em quase 35% e Anabaena em 20%.

A presença de microrganismos fitoplanctônicos em manancias tem implicações negativas nos sistemas de abastecimento de água, em especial o aumento da dosagem de produtos químicos na coagulação, aumento da turbidez, colmatação rápida dos filtros, diminuição da eficiência da desinfecção, ocorrência de gosto e odor, entre outros. Visando o controle de suas consequências, a ocorrência de microrganismos fitoplanctônicos têm motivado o uso da pré-cloração, que quando realizado em mananciais com elevadas concentrações de cianobactérias, pode promover a lise celular com consequente liberação de metabólitos secundários, cuja remoção é limitada no tratamento por ciclo completo, ou ainda, favorecer a formação de subprodutos da oxidação indesejáveis considerados potencialmente carcinogênicos, mutagênicos e teratogênicos.

A pré-oxidação de cianobactérias degrada a membrana celular provocando a liberação de substâncias intracelulares como toxinas, MIB, geosmina, potássio e clorofila-a, sendo a matéria orgânica intracelular considerada maior precursora de subprodutos em relação à matéria orgânica extracelular (GRAHAM et al., 1998, ZAMYADI et al. 2013, WERT et al. 2014). Do ponto de vista operacional, a pré-oxidação deve ser evitada durante florações de cianobactérias a menos que adequados valores de concentração de cloro x tempo de contato – CT possam ser garantidos para assegurar a oxidação eficiente das toxinas liberadas. No entanto, uma barreira adicional ao tratamento deve ser implementada para remover compostos causadores de gosto e odor (ZAMYADI et al. 2012, WERT et al. 2014).

Além disso, os microrganismos fitoplanctônicos, em especial as microalgas, apresentam grande parcela de matéria orgânica hidrofílica e recalcitrante (TOMLINSON et al., 2016), que não é completamente removida no tratamento convencional de água para abastecimento – coagulação-floculação-sedimentação e filtração. A fração recalcitrante é oxidada na desinfeção promovendo a formação de subprodutos. No caso da desinfecção com cloro, há a formação de subprodutos organohalogenados com destaque aos trialometanos – TAMs e ácidos haloacéticos – AHAs.

Os subprodutos orgânicos halogenados formados na pré e pós-oxidação ou desinfecção das águas para abastecimento contendo cianotoxinas tem despertado interesse, principalmente por alguns destes compostos terem sido classificados pelo International Agency for Research on Cancer – IARC a partir de 1999 como possivelmente carcinogênico para humanos (Classe 2B). Dessa forma, é importante avaliar o potencial de formação de subprodutos da oxidação em águas contendo diferentes microrganismos fitoplanctônicos, principalmente em relação à composição e as espécies dos subprodutos formados, como forma de avaliar o risco de exposição.

A Portaria MS 2.914/2011 estabelece em seu padrão de potabilidade, para substâncias químicas que representam risco à saúde, o valor máximo permitido de 100 µg L-1 para Trialometanos Total (soma de triclorometano, bromodiclorometano, dibromoclorometano e tribromometano) e de 80 µg L-1 para Ácidos Haloacéticos Total (soma dos ácidos monocloroacético, monobromoacético, dicloroacético, tricloroacético, bromocloroacético, dibromoacético e bromodicloroacético).