1. INFLUÊNCIA DO AMBIENTE QUÍMICO NA MICROBIOTA
DOS PROCESSOS DE TRATAMENTOS BIOLÓGICOS
Samuel Chaves Melchior e Ronaldo Teixeira Pelegrini
Esta apresentação trata-se de um estudo dos efeitos
bacteriostático e bactericida provocado pela presença de
poluentes químicos em uma cepa de microrganismos.
Geralmente, uma substância química pode afetar os microrganismos de três
diferentes maneiras:
. Pode servir como nutriente e assim favorecer o crescimento.
. Pode impedir o crescimento num meio que, sem ela, seria favorável; este é o
conhecido efeito bacteriostático.
. Pode produzir a morte do organismo; este é denominado efeito bactericida
(germicida).
Em termos de influência sobre o crescimento, as substâncias químicas podem
funcionar como nutrientes, como agentes bacteriostáticos e como agentes
bactericidas.

2. Influência das Substâncias Químicas:
As substâncias químicas NÃO enquadram, necessariamente, nas
classes: nutrientes, agentes bacteriostáticos ou agentes bactericidas.
Os microrganismos diferem em seus comportamentos fisiológicos, e,
uma substância que é um poderoso agente bactericida ou bacteriostático para
alguns pode, na mesma concentração, ser um nutriente essencial para outros.
Assim, H2S e CO são altamente tóxicos para a maioria dos organismos
aeróbios porque inibem o metabolismo respiratório; entretanto, certos grupos
especiais de bactérias utilizam H2S ou CO como fontes de energia.
Portanto, não se pode generalizar a influência de uma substância
química, sobre o desenvolvimento de todos os microrganismos; ao se descrever
seu efeito é necessário especificar o microrganismo particularmente envolvido.
O efeito de uma substância química sobre um organismo é avaliado
quantitativamente em termos de sua influência sobre a taxa de crescimento ou
de morte, sendo que a maneira mais geral de se avaliarem tais efeitos é pela
medida de contagens viáveis.

3. Os Efeitos Inibitórios
Em alguns casos, o efeito inibitório de um composto químico pode não ser
causado pela ação química direta sobre o organismo.
Por exemplo, compostos como o açúcar, que não tem efeito químico nocivo
direto para a maioria dos microrganismos são inibitórios quando empregados em
concentrações muito altas.
Em tais casos, a bacteriostase é produzida por uma interferência com o
equilíbrio osmótico entre as células vivas e seu meio ambiente.
Na maioria dos casos, porém, a ação deletéria de uma substância química é o
resultado direto de um efeito químico específico sobre alguns componentes da célula
viva.
Algumas substâncias químicas podem impedir o crescimento de um
organismo ou produzir sua morte em uma de duas maneiras principais: pela
interferência em alguma estrutura física integrante da célula, ou interferindo com um ou
mais processos metabólicos essenciais.

4. Os Efeitos Tóxicos
Os efeitos tóxicos de numerosos agentes bactericidas são atribuídos à sua
ação química sobre as estruturas celulares, especialmente a membrana celular.
A membrana celular não só preserva a integridade da célula impedindo o
escoamento de constituintes citoplasmáticos para o meio externo, mas atua também no
transporte ativo de nutrientes para o interior da célula.
Assim, qualquer agente químico que danifique a membrana celular
semipermeável, por alteração de sua estrutura físico-química, tende a produzir uma
desorganização geral da fisiologia celular.
Quando as propriedades seletivas da membrana se perdem, alguns dos
componentes da célula, como aminoácidos, nucleotídeos, coenzimas e íons
inorgânicos, escoam para fora da célula e o organismo morre.
A membrana celular é largamente composta de proteínas e lipídios, portanto,
uma variedade de substâncias capazes de reagir com estes constituintes pode afetar
suas propriedades. Entre estas, encontram-se os compostos fenolados, sabões e
detergentes sintéticos.
Estes agentes ou dissolvem os constituintes da membrana celular ou com
eles se combinam quimicamente, alterando assim a superfície celular de modo a
prejudicar suas funções essenciais

5. Microrganismos Presentes nos Processos de
Tratamento Biológico
Os processos de tratamento biológico possuem uma população
de microrganismos característicos e compostos freqüentemente por
bactérias, fungos, algas, protozoários e micrometazoários.
A microbiologia tem sido cada vez mais utilizada como um
importante instrumento para o conhecimento e Controle da Poluição.

6. METABOLISMO MICROBIANO
O metabolismo consiste em milhares de reações químicas separadas, que são
estreitamente associadas pelas enzimas que as catalisam.
As enzimas são os catalisadores orgânicos responsáveis pela execução das reações
químicas realizadas pela célula.
Todas as células contêm muitas enzimas, cada uma delas capaz de catalisar uma ou
diversas reações específicas.
A soma total das reações catalisadas pelas enzimas de determinada célula ou
organismo constitui o metabolismo dessa célula ou organismo.
O metabolismo de todos os organismos é dirigido fundamentalmente para assegurar
seu crescimento e sua reprodução

7. Oxidações Biológicas
As oxidações-reduções estão, como uma classe, entre as reações mais
característica do metabolismo.
Muitas das alterações na estrutura molecular necessária à produção de materiais
celulares é resultado direto da oxidação ou redução enzimáticas dos nutrientes
da célula ou de seus produtos de metabolismo intermediário.
Além disso, muitas reações de oxidação-redução proporcionam um meio para a
geração de ATP e para efetuar transformações químicas que são indiretamente
associadas a estas reações através da transferência da energia armazenada em
ligações químicas

8. Atuação das Enzimas no Metabolismo Oxidativo
Consideremos o processo fisiológico da respiração, no qual nutrientes orgânicos
são oxidados principalmente a CO2, enquanto o oxigênio molecular é reduzido à
água.
Embora a respiração seja às vezes equacionada com a combustão, ela difere da
combustão em vários aspectos fundamentais.
Diversamente da combustão, a respiração se dá a temperaturas comuns sem
liberação de grandes quantidades de calor. Além disso, conduz não somente à
produção de CO2, mas também à síntese de materiais celulares.
A quantidade total de energia disponível para a oxidação completa de um dado
composto orgânico a CO2 é a mesma, independentemente de estar a combustão
ou a respiração envolvida no processo.
A diferença entre os dois processos reside no fato da respiração ser um processo
ordenado, catalisado por enzimas e constituído em muitas reações parciais e
integradas, enquanto a combustão representa uma série de reações
descontroladas e desordenadas, que se dão à alta temperatura.

9. Atuação das Enzimas no Metabolismo Oxidativo
(continuação)
Uma das funções das enzimas na respiração é eliminar a necessidade de
temperaturas elevadas, substituindo por uma alta energia de ativação.
Além do seu papel básico como catalisadores, as enzimas envolvidas na respiração
têm duas funções essenciais:
-Uma é promover a decomposição ordenada e gradual dos nutrientes orgânicos, na
qual uma variedade de compostos que podem ser usados como materiais iniciais
para as reações biossintéticas,
-Outra é tornar parte da energia fornecida pela respiração, útil para a biossíntese.

10. COMPOSTOS FENOLADOS
As substâncias fenólicas podem ser bactericidas ou bacteriostáticas,
dependendo da concentração utilizada.
Diversas espécies químicas impactantes aos microrganismos podem ser
encontradas em águas residuárias industriais podendo atuar como agente bactericida
e bacteriostático para a microbiota presente nos sistemas de tratamento.
OH

11. MICROBIOTA DOS LODOS ATIVADOS
PROTOZOÁRIOS
Grandes Ciliados livre – natantes - GCLN
▪ Ciliados Pequenos Ciliados livre – natantes - PCLN
Ciliados predadores de flocos - CPF
Ciliados fixos ou pedunculados - CF
▪ Flagelados - FLG
▪ Rizópodes (Amebas) - AMB
MICROMETAZOÁRIOS
▪ Rotíferos - RTF
▪ Anelídeos - ALD
▪ Nematóides – NTD
▪ Tardígrados - TDG

12. REATOR DE LODOS ATIVADOS
Volume Total
4,5 Litros

13. REATOR DE LODOS ATIVADOS
Reator

14. REATOR DE LODOS ATIVADOS
Parte Superior do Reator

15. REATOR DE LODOS ATIVADOS
Saída de lodos ativados do reator para o fundo do decantador secundário

16. Metodologia para Análise Quantitativa de
Microrganismos
A análise quantitativa é feita através de contagens de protozoários e
micrometazoários em câmara de Sedgwick-Rafter
Câmara de Sedgwick-Rafter.

17. Contagem de microrganismos através do Retículo de Whipple.
A contagem por campos é recomendada para amostras ricas em
microrganismos. Recomenda-se a contagem de no mínimo 30 campos
distribuídos aleatoriamente pela câmara. Cada campo corresponde à área do
retículo de Whipple.

18. Resultados da Aplicação da Solução de Fenóis 50 mg/L Sobre a Biota de
Lodo Ativado.
APLICAÇÃO DA SOLUÇÃO DE FENÓIS DA BS COM VALOR TEÓRICO 50 mg/L
10000
9000
8000 CPF
Microrganismos/mL
7000
6000
5000
4000
3000 AMB
2000
1000 GCLN
RTF
0
10:15 11:45 13:15 14:45 16:15
Variação da microbiota ao longo do ensaio.
O valor < 0,1 mg/L de fenóis na saída do reator demonstra que os
microrganismos conseguiram adaptar-se ao meio, sendo que a eficiência de
biodegradação do poluente foi maior que 99,76%.

19. ▪ CPF/AMB: a predominância de CPF e a presença de AMB indicam que
está ocorrendo uma boa depuração (CETESB, 2003), sendo que os fenóis
serviram como nutrientes, favorecendo o crescimento desses protozoários.
▪ GCLN: a estabilidade do número de microrganismos ao longo do ensaio,
pode ser relacionada com o efeito bacteriostático, ou com a presença de
predadores, pois, não ocorreu um desequilíbrio na microbiota do reator.
▪ RTF: o efeito bactericida poderá ser relacionado, porém, como o
deslocamento dos RTF é lento, isto é, por rastejamento (CETESB, 2003),
talvez seria esse o motivo de sua não contagem.
Grandes Ciliados livre – natantes - GCLN
Pequenos Ciliados livre – natantes - PCLN
Ciliados predadores de flocos - CPF
Ciliados fixos ou pedunculados - CF

20. Resultados e Discussão da Aplicação da Solução de Fenóis com Valor
Teórico 100 mg/L
APLICAÇÃO DA SOLUÇÃO DE FENÓIS DA BS COM VALOR TEÓRICO 100 mg/L
12000
11000
10000 CPF
9000
Microrganismos/mL
8000
7000
6000
5000
4000 PCLN AMB
3000
2000
CF
1000
RTF
0
10:35 12:05 13:35 15:05 16:35
Variação da microbiota ao longo do ensaio
O “Choque” no sistema pôde ser observado através do desequilíbrio dos
microrganismos e a presença de 9,8 mg/L de fenóis na saída do reator

21. ▪ CPF/CF: a diminuição do número desses protozoários ao longo do
ensaio está relacionada com o efeito bactericida dos fenóis. Muitos dos CF
estavam sem o pedúnculo, indicando a presença de alguma substância
tóxica no meio (CETESB, 2003).
▪ AMB: a estabilidade do número de microrganismos pode ser relacionada
com o efeito bacteriostático, já que ocorreu um desequilíbrio significativo na
microbiota.
▪ RTF: conforme já discutido anteriormente, o deslocamento desse
micrometazoário interfere na sua contagem, dificultando a interpretação dos
resultados.
▪ PCLN: a predominância indica deficiência de aeração no reator e baixo
tempo de detenção hidráulica (CETESB, 2003). Como a variação do O.D.
foi mínima, o baixo tempo de detenção hidráulica seria a interpretação mais
plausível. O aumento do número de PCLN foi ocasionado pelo efeito tóxico
dos fenóis, o que ocasionou a agitação excessiva desses microrganismos.
Grandes Ciliados livre – natantes - GCLN
Pequenos Ciliados livre – natantes - PCLN
Ciliados predadores de flocos - CPF
Ciliados fixos ou pedunculados - CF

22. Conclusões
Foi possível verificar neste estudo que o valor de 100,0 mg L-1 de
fenóis ocasiona o efeito bactericida e o desequilíbrio dos microrganismos no
Lodo Ativado.
Para resguardar a microbiota seria ideal que a concentração de
fenóis não ultrapassasse 50 mg L-1, tendo como garantia a biodegradação
total do poluente.