Em resumo
- A proliferação de cianobactérias tornou-se um desafio global devido ao aumento das temperaturas causado pelas mudanças climáticas;
- A disseminação da proliferação de cianobactérias nocivas e cianobactérias prejudiciais é uma preocupação crescente para as sociedades em todo o mundo;
- Existem vários métodos para combater o crescimento de algas, incluindo remoção física, procedimentos químicos, controles biológicos e controle ultrassônico.
As cianobactérias (algas verde-azuladas) são um dos organismos mais comuns na Terra. Elas surgiram há mais de 3,5 bilhões de anos, remodelando toda a nossa biosfera. Acredita-se que a fotossíntese das cianobactérias tenha enriquecido a atmosfera primitiva da Terra com oxigênio, dando origem à vida como a conhecemos.
Ao longo da história, as cianobactérias evoluíram para se adaptar a várias mudanças geoquímicas e climáticas. As cianobactérias modernas aprenderam a explorar as modificações humanas nos ambientes marinhos e de água doce. O enriquecimento excessivo de nutrientes e as alterações hidrológicas afetaram drasticamente as ciências aquáticas e ambientais globais. Aceleradas pelas mudanças climáticas e suas consequências, as proliferações de cianobactérias se tornaram uma preocupação global na ecologia marinha e de água doce.
O que são cianobactérias?
Definição de cianobactérias: microrganismos que se assemelham estruturalmente às bactérias, mas não possuem núcleo e organelas. Ao contrário de outras bactérias, as cianobactérias podem realizar fotossíntese oxigênica e contêm clorofila a (chl-a).
As cianobactérias têm uma capacidade notável de se adaptar às mudanças globais. Elas podem sobreviver à alta radiação ultravioleta, à dessecação, à hipersalinidade e a temperaturas extremas, mesmo por muitos anos.
Esses organismos crescem em lagos de água doce, riachos, oceanos, solo úmido, rochas umedecidas e muito mais. Ao longo de bilhões de anos de evolução, eles formaram associações simbióticas únicas com microorganismos, plantas, ervas marinhas, fungos, esponjas e cicadáceas. Elas vivem até mesmo no pelo de preguiças e ursos polares.
As cianobactérias individuais são muito pequenas para serem vistas sem um microscópio, mas podem crescer e formar colônias enormes, formando densas proliferações de cianobactérias e agregações planctônicas de cianobactérias, que podem ser vistas até mesmo do espaço. As proliferações de cianobactérias podem ser extremamente perigosas para a saúde humana, organismos aquáticos, animais e ecossistemas.
Perigos das proliferações nocivas de cianobactérias
A disseminação das proliferações de cianobactérias (cyanoHABs) tornou-se uma preocupação significativa para as sociedades em todo o mundo. Essas proliferações nocivas de cianobactérias podem comprometer gravemente a segurança da água potável, a pesca, a irrigação e o valor recreativo. As cyanoHABs esgotam o oxigênio da água, liberam toxinas e degradam a qualidade da água em ambientes aquáticos.
Impactos ambientais
A proliferação de cianobactérias pode causar graves danos aos ecossistemas aquáticos, provocando a asfixia e a morte de peixes e plantas. Compromete a qualidade e a segurança da água para animais e pessoas, ao libertar cianotoxinas na água. Quando as cianobactérias em proliferação começam a se desintegrar, produzem sabores e odores desagradáveis.
Impactos econômicos
As CyanoHABs podem causar prejuízos econômicos a muitos setores comerciais. Elas causam danos financeiros significativos ao setor agrícola, à pesca, às estações de tratamento de água, às indústrias de turismo, aos serviços recreativos e aos preços imobiliários nas áreas à beira-mar.
Impactos na saúde das proliferações de cianobactérias
Algumas cianobactérias podem liberar toxinas (cianotoxinas), que são produzidas e contidas dentro de suas células. As cianotoxinas são liberadas após a morte celular ou se as células forem lisadas por tratamento químico. Essas toxinas podem ser perigosas para humanos, animais, vida aquática e meio ambiente, contribuindo para proliferações de algas nocivas e proliferações tóxicas.
Se as pessoas consumirem cianotoxinas ao beber água contaminada, inalá-las enquanto nadam ou comer peixes contaminados, elas podem afetar o fígado (hepatotoxinas), o sistema nervoso (neurotoxinas) e a pele. Elas podem causar danos renais, dor abdominal, falta de ar e aumentar o crescimento de tumores (dermatoxinas). Os casos relatados de doenças e mortes de animais domésticos e selvagens relacionados às cianotoxinas estão aumentando a cada ano, destacando as consequências negativas da proliferação de algas nocivas cianobacterianas na saúde humana e nos ecossistemas aquáticos.
Tanto a exposição prolongada a baixos níveis de toxinas quanto o contato breve com altos níveis de toxinas prejudicam a saúde. Para os gestores de recursos hídricos, é fundamental saber se a água potável contém algas verde-azuladas e toxinas associadas. Portanto, é essencial cumprir as diretrizes atuais para toxinas na água potável, a fim de minimizar os riscos à saúde pública.
A produção de cianotoxinas depende das condições ambientais e das características das espécies. As taxas de fornecimento de nutrientes (nitrogênio – N, fósforo – P e metais-traço), a intensidade da luz e as altas temperaturas têm um grande impacto na abundância de cianobactérias e na liberação de toxinas. As interações com outras cianobactérias, bactérias, vírus e peixes também podem estimular a liberação de cianotoxinas nos corpos d’água.
O que causa a proliferação de cianobactérias?
O enriquecimento antropogênico de nutrientes, os padrões hidrológicos alterados e as mudanças no clima da Terra aceleram a intensidade, a duração e a frequência das cyanoHABs. Fornecimento extensivo de nutrientes (N e P), o aumento dos níveis de CO2 atmosférico e as temperaturas mais altas da água intensificam o crescimento das cianobactérias. A estratificação vertical, o tempo de permanência da água e as interações com outras biotas também são fatores ambientais que contribuem para que as cianobactérias prosperem e formem proliferações prejudiciais.
A poluição por nutrientes alimenta as cianobactérias
As cianobactérias estão explorando ativamente a poluição dos sistemas hídricos causada pelo homem. Elas prosperam com a poluição por nutrientes e a eutrofização. As atividades urbanas, agrícolas e industriais aumentam a poluição por nutrientes, a salinização e a eutrofização dos cursos d’água. Isso estimula HABs mais frequentes e persistentes.
As mudanças climáticas exacerbam a proliferação de cianobactérias
As mudanças climáticas são outro poderoso catalisador para a expansão global da proliferação de cianobactérias. O aumento das temperaturas e as mudanças nos padrões de precipitação estimulam cyanoHABs mais frequentes e extensas, alterando as condições ambientais que destacam as características das espécies que favorecem as cianobactérias flutuantes. As temperaturas elevadas levam a um início mais precoce e a uma duração mais longa da estratificação térmica, tornando as cianobactérias flutuantes mais competitivas nos ecossistemas aquáticos.
A resposta das cianobactérias ao aumento das temperaturas depende fortemente da disponibilidade de nutrientes. As mudanças climáticas catalisam mudanças na precipitação e nos processos biogeoquímicos, o que aumenta as cargas de nutrientes e torna os nutrientes mais disponíveis para o desenvolvimento das cianobactérias. Reduções eficazes da carga de nutrientes são essenciais para gerenciar essa expansão.
A proliferação de cianobactérias acelera as mudanças climáticas
As proliferações de cianobactérias reduzem o CO2 da atmosfera, transformando os lagos em sumidouros de CO2. Um estudo publicado na Science Advances conclui que as cyanoHABs produzem quantidades significativas de metano, um gás de efeito estufa, durante a fotossíntese. Taxas substanciais de produção de metano são observadas em diversas condições – luz, escuridão, oxigênio e anoxia.
Isso cria um ciclo de retroalimentação positiva: temperaturas globais mais altas da água estimulam mais cyanoHABs, que emitem mais metano, contribuindo para o aquecimento global.
O que causa odores e sabores de mofo?
O sabor e o odor desagradáveis são causados principalmente por dois metabólitos produzidos por uma variedade de cianobactérias e bactérias actinomicetas: 2-metilisoborneol (MIB) e geosmina. Esses compostos são indicadores importantes da qualidade da água potável e podem ser motivo de reclamações dos clientes. Eles são evidentes em níveis muito baixos (a partir de 500 células mL-1); portanto, recomenda-se o tratamento precoce da água. O gosto e os odores desagradáveis tornam-se um problema durante os meses mais quentes, quando as temperaturas mais elevadas estimulam o crescimento da biomassa de cianobactérias e a proliferação de fitoplâncton.
Apesar do gosto e odor terrosos e mofados, a água pode não ser imprópria para consumo. Ao contrário do que se acredita, a ausência desses compostos não garante que a água seja segura para consumo. Existem diretrizes em vigor para esclarecer essa questão. As Diretrizes Australianas para Água Potável, por exemplo, distinguem dois tipos de valores de referência: um valor de referência relacionado à saúde e um valor de referência estético.
Diretrizes para água potável
As diretrizes de qualidade da água potável recomendam níveis toleráveis para componentes que podem ameaçar a saúde pública; portanto, elas são essenciais para as autoridades responsáveis pelo abastecimento de água. Os respectivos estados, regiões ou países desenvolvem valores de referência com base nas Diretrizes da Organização Mundial da Saúde (OMS) para a Qualidade da Água Potável. Essas diretrizes apresentam um consenso científico sobre os riscos à saúde apresentados por produtos químicos e micróbios presentes no abastecimento de água potável.
As diretrizes são fundamentais para o desenvolvimento de estratégias adequadas de gestão de riscos. Exemplos de valores-guia para a concentração total de microcistinas na água potável que devem ser cumpridos em cada país são os seguintes:
- Austrália: 1,3 μg L-1;
- América do Sul: 1,0 μg L-1;
- Canadá: 1,5 μg L-1;
- OMS: 1,0 μg L-1;
- EUA: As cianotoxinas são atualmente aceitas como contaminantes não regulamentados e podem exigir regulamentação sob a Lei da Água Potável Segura.
O que os gestores de água devem monitorar?
Primeiro, é crucial saber quais espécies de algas estão presentes no corpo d’água, bem como o nível de toxinas dissolvidas, contagem de células cianobacterianas e compostos de sabor e odor. Este último não pode ser diretamente associado à toxicidade das cianobactérias; ele só pode ser usado para avaliação e não como base para um sistema de alerta. A avaliação facilita uma melhor compreensão do problema das cianobactérias e da dinâmica do ecossistema envolvido. Dependendo dos resultados iniciais, a gestão pode implementar a Estrutura de Níveis de Alerta, diretrizes para água potável, medidas de controle ou tratamento da água.
O exame microscópico e a enumeração são comumente usados para determinar as espécies de algas e estimar a abundância celular de cianobactérias coloniais e filamentosas. Os resultados são frequentemente especificados como células mL-1 e podem ser usados posteriormente na Estrutura de Níveis de Alerta para avaliar o reservatório em termos de biomassa de cianobactérias e proliferação de cianobactérias.
Com base nessas informações, é possível implementar técnicas analíticas adequadas para determinar os níveis de toxinas. Outro método de detecção de cianotoxinas são os programas de monitoramento em tempo real que coletam parâmetros de qualidade da água, como a ficocianina. Dessa forma, os gestores de recursos hídricos podem receber alertas antecipados sobre cianoHABs tóxicas.
Tratamento para a proliferação de cianobactérias
As cyanoHABs causam desafios significativos para a gestão ambiental dos corpos d’água. Garantir o funcionamento saudável dos ecossistemas aquáticos e a segurança das atividades recreativas requer uma gestão eficaz das cyanoHABs.
Existem vários métodos para tratar as cyanoHABs, incluindo remoção física, procedimentos químicos, inativação biológica e controle ultrassônico.
Tratamento químico
O tratamento químico é o método de tratamento mais comum e também o mais prejudicial ao meio ambiente. Envolve o uso de sulfato de cobre e peróxido de hidrogênio, que causam a morte súbita ou a lise das células cianobactérias. Quantidades massivas de cianotoxinas estão sendo liberadas de volta na água. A intervenção química não resolve o problema central das cyanoHABs, que reaparecem após o tratamento.
Redução de nutrientes
Reduzir a carga de nutrientes que entra em nossos sistemas hídricos poderia ajudar a limitar o crescimento das cyanoHABs. No entanto, isso requer mudanças radicais nas atividades urbanas, agrícolas e industriais – os principais produtores de poluição por nutrientes. As fontes de poluição por nutrientes incluem agricultura, aquicultura, pecuária, águas residuais, águas pluviais, combustíveis fósseis e residências. Essa grande variedade de fontes torna a poluição por nutrientes extremamente difícil de controlar com a rapidez e eficácia necessárias.
Controle ultrassônico
Para evitar o uso de produtos químicos nocivos e obter um tratamento rápido e eficaz, a LG Sonic desenvolveu uma tecnologia de ultrassom para controlar a proliferação de algas e cianobactérias nocivas. Este sistema ultrassônico cria uma barreira sonora nas camadas superiores da água para controlar o crescimento de cianobactérias e cianobactérias planctônicas. Nessas condições, as cianobactérias não conseguem atingir a superfície da água, portanto não podem continuar crescendo. Para manter o equilíbrio ecológico nos ecossistemas aquáticos, a tecnologia não elimina as cianobactérias, mas reduz a biomassa cianobacteriana em até 90%. Dessa forma, o ecossistema aquático é restaurado com segurança, mantendo níveis saudáveis de cianobactérias e apoiando a biodiversidade e a dinâmica do ecossistema.
Recomendações
A mitigação bem-sucedida das cyanoHABs deve basear-se em uma compreensão profunda dos princípios da dinâmica do ecossistema aquático. Deve basear-se em vigilância confiável, alertas, métodos de tratamento ecológicos e planos de ação adequados. A mitigação inadequada das cyanoHABs leva a sérios danos aos ecossistemas aquáticos. Isso pode causar perdas socioeconômicas significativas que podem ser ainda piores do que os impactos das proliferações de cianobactérias tóxicas.