Artigo 13 abr, 2021

Florações de cianobactérias: causas, perigos e tratamento

Aceleradas pelas altas temperaturas causadas por mudanças climáticas, Florações de Cianobactérias são um desafio global em crescimento.

Cianobactérias (algas azul-verdes) são um dos organismos mais comuns na Terra. Elas apareceram há 3.5 bilhões de anos, remodelando completamente nossa biosfera. Acredita-se que a fotossíntese cianobacterial enriqueceu a atmosfera da Terra de oxigênio, dando início a vida que conhecemos hoje.

Através da história, Cianobactérias evoluíram para se adaptarem a mudanças climáticas e geoquímicas. Cianobacterias modernas aprenderam a explorar mudanças humanas de ambientes aquáticos. Alterações hidrológicas e enriquecimento nutricional dramaticamente afetaram ecossistemas aquáticos globais. Aceleradas por mudanças climáticas e suas consequências, Florações Cianobacteriais se tornaram uma preocupação global.

O que são Cianobactérias?

Cianobactérias são microrganismos que estruturalmente se parecem com bactérias, mas carecem de núcleos e organelas. Ao contrário de outras bactérias, Cianobactérias podem conduzir oxigênio de fotossínteses e contém Clorofila-a (chl-a).

Cianobactérias tem habilidades incríveis de se adaptarem a mudanças globais. Elas podem sobreviver altas luzes ultravioletas, dissecação, hipersalinidade e temperaturas extremas — até mesmo em períodos extensos.

Estes organismos crescem em lagos de água doce, rios, oceanos, solo úmido, rochas molhadas e mais. Através de bilhares de anos de evolução, elas formaram associações simbióticas com microrganismos, plantas, ervas marinhas, fungos, esponjas e cicadáceas. Elas até mesmo vivem em pelos de ursos polares e preguiças.

Uma única Cianobactéria é muito pequena para ser vista sem microscópio, mas podem criar colônias gigantescas que podem ser vistas até do espaço. Florações de Cianobactérias podem ser extremamente perigosas para a saúde humana, animal e a ecossistemas.

Perigos de Florações Cianobacteriais Nocivas

A propagação de Florações de Algas Cianobacteriais Nocivas (CyanoHABs) se tornou uma preocupação significante para sociedades mundiais. Cianobactérias podem afetar seriamente a segurança de água potável, pesca, irrigação e seu valor recreacional. CyanoHABs depletam o oxigênio da água, liberam toxinas e degradam a qualidade da água.

Impactos Ambientais

Florações Cianobacteriais podem seriamente afetar ecossistemas aquáticos, sufocando e matando peixes e plantas. Elas comprometem a qualidade e segurança da água para animais e pessoas ao liberar Cianotoxinas na água. Quando Cianobactérias começam a se desintegrar, elas produzem gostos e odores desagradáveis.

Impactos Econômicos

CyanoHABs podem trazer perdas econômicas para diferentes setores de negócios. Elas causam danos financeiros significantes a setores agriculturais, pesqueiros, tratamento aquático, indústrias turísticas, serviços recreacionais e preços de imóveis em locais perto de água;

Impactos na saúde por Florações Cianobacteriais

Algumas Cianobactérias podem liberar toxinas (Cianotoxinas), que são produzidas e contidas em suas células. Cianotoxinas são liberadas após a morte da célula ou se a célula for aberta por um tratamento químico. Essas toxinas podem ser perigosas para humanos, animais, vida aquática e seu ambiente.

Caso humanos consumirem Cianotoxinas ao tomarem água contaminada, inalarem-nas ao nadar ou ao ingerir um peixe contaminado, podem ter seus fígados (hepatotoxinas), sistema nervoso (neurotoxinas) e pele afetados. Elas podem causar danos aos rins, dor abdominal, falta de ar e aumentar o crescimento de tumores (dermatoxinas).

Casos relatados de doenças domésticas e de animais selvagens e morte relacionada com Cianotoxinas estão crescendo a cada ano. Tanta a exposição de longo termo a baixos níveis de toxinas quanto o curto termo de contato com níveis altos de toxinas podem deteriorar a saúde. Para gestores de água, é crucial saber se a água potável contém toxinas de algas azul-verdes e relacionadas.

Portanto, é essencial cumprir as diretrizes de águas potáveis atuais para minimizar os riscos à saúde pública. A produção de Cianotoxinas dependem de fatores ambientais. Taxa de absorção de nutrientes (nitrogénio – N, fósforo – P, e metais vestigiais), intensidade da luz e altas temperaturas causam um grande impacto. Interações com outras bactérias, vírus e peixes também podem estimular a liberação de Cianotoxinas na água.

O que causa a Floração Cianobacterial?

O enriquecimento antropogênico de nutrientes alterou os padrões hidrológicos, e as mudanças climáticas da Terra aceleram a intensidade, duração e frequência dos CyanoHABs. O fornecimento extensivo de nutrientes (N e P), o aumento dos níveis de CO2 atmosférico e as temperaturas mais elevadas da água intensificam o crescimento de Cianobactérias. A estratificação vertical, o tempo de residência na água e as interações com outros biotas são também fatores que contribuem.

Poluição nutricional alimenta Cianobactérias

Cianobactérias estão ativamente explorando a poluição humana de sistemas aquáticos. Elas prosperam na poluição e eutrofização de nutrientes. Atividades urbanas, agriculturais e industriais aumentam a poluição, salinização e eutrofização de nutrientes em corpos de água. Isso estimuda HABs mais frequentes e persistentes.

Mudanças climáticas exacerbam Florações Cianobacteriais

Mudanças climáticas são outro catalisador poderoso para a expansão Cianobacterial. Mudanças e elevações em temperaturas em padrões de precipitação estimulam CyanoHABS mais frequentes e extensas. Temperaturas elevadas causam um início precoce e longa duração da estratificação termal, tornando as Cianobactérias flutuantes mais competitivas.

A resposta de Cianobactérias à elevação de temperaturas fortemente depende da disponibilidade de nutrientes. Mudanças climáticas alteram os processos de precipitação e biogeoquímicos que disponibilizam nutrientes para a propagação de Cianobactérias.

Florações Cianobacteriais aceleram mudanças climáticas

CyanoHABs retiram o CO2 da atmosfera, transformando os lagos em sumidouros de CO2.

Um estudo publicado em Science Advances concluiu que CyanoHABs produzem uma quantidade significante de gás metano com efeito de estufa durante a fotossíntese. Taxas substanciais de produção de metano em diversas condições foram observadas – claras, escuras, óxicas, e anóxicas.

Isto cria um ciclo de feedback positivo: temperaturas elevadas de águas globais estimulam mais CyanoHABs, que emitem mais metanos, contribuindo ao aquecimento global.

O que causa o cheiro e gosto de mofado?

Gostos e odores desagradáveis são causados principalmente por dois metabolitos produzidos por uma série de cianobactérias e bactérias actinomicetas: 2-metilisoborneol (MIB) e geosmina. Estes são fatores importantes da qualidade da água potável e pode estar sujeita a reclamações de clientes. São evidentes em baixos níveis (de 500 células mL-1) e, portante, o tratamento precoce da água é aconselhado.

Gostos e odores desagradáveis se tornam um problema durante os meses de verão quando temperaturas elevadas aumentam o crescimento das algas. Apesar do gosto e odores de terra e morro, a água pode não ser perigosa para ingerir. Contrário a crenças comuns, a ausência de compostos não garante que a água seja segura para o consumo. Há diretrizes em vigor para trazer mais clareza.

As Diretrizes de Água Potável Australianas, por exemplo, diferenciam duas categorias de valores de diretrizes: valor de diretriz baseada na saúde e valor de diretriz estética. Diretrizes da água potável. As diretrizes de qualidade da água potável aconselham níveis toleráveis para componentes que podem ameaçar a saúde pública, portanto, são essenciais para as autoridades de abastecimento de água.

Diretrizes de qualidade para água potável

Estados, regiões ou países respectivos desenvolvem valores de diretrizes baseados nas Orientações para a Qualidade da Água Potável da Organização Mundial de Saúde (OMS). Essas orientações apresentam um acordo científico sobre os perigos para a saúde apresentados pelos produtos químicos e micróbios no abastecimento de água potável. As diretrizes são fundamentais para o desenvolvimento de estratégias adequadas de gerenciamento de risco. Exemplos de valores de diretrizes para a concentração de microcistos totais em 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
  • Canada 1.5 μg L-1 WHO 1.0 μg L-1
  • Estados Unidos da América: Cianotoxinas são atualmente aceitas como contaminantes não regulamentadas e podem exigir regulamentação da Lei da Água Potável Segura (Safe Drinking Water Act).

O que os gestores de água devem monitorar?

Primeiro, é crucial saber quais espécies de algas estão presentes no corpo de água, assim como o nível das toxinas dissolvidas, contagem celular e compostos de gostos e odores. O último não pode ser diretamente relacionado com a toxicidade Cianobacterial, pode apenas ser utilizada para avaliação e não como base para um sistema de alerta. A avaliação facilita uma melhor compreensão do problema Cianobacterial.

Dependendo dos resultados iniciais, a gestão pode implementar Níveis de Alerta, diretrizes de água potável, medidas de controle ou tratamento de água. O exame microscópico e a enumeração são comumente utilizados para determinar 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 utilizados mais tarde pelos Níveis de Alerta para avaliar o reservatório em carga Cianobacteriana.

Com base nestas informações, é possível implementar técnicas analíticas adequadas para a determinação dos níveis de toxinas. Outro método de detecção de Cianotoxinas são programas de monitoramento em tempo real que coletam parâmetros de qualidade da água, como a Ficocianina. Desta forma, os gestores de água podem receber avisos precoces de CyanoHABs tóxicas.

Tratamento para Cianobactérias

As CyanoHABs causam desafios significativos para a gestão ambiental das massas de água.

Garantir o funcionamento saudável dos ecossistemas aquáticos e a segurança de atividades recreativas exige uma gestão eficaz de CyanoHABs. Existem vários métodos para tratar a floração de algas nocivas, incluindo remoção física, procedimentos químicos, inativação biológica e controle ultrassônico.

Tratamento químico

O tratamento químico é o método de tratamento mais comum e também mais prejudicial para o ambiente. Envolve o uso de sulfato de cobre e peróxido de hidrogênio, que causam morte súbita ou lise de células Cianobacterianas. Quantidades abundantes de Cianotoxinas são liberadas de volta para a água. A intervenção química não resolve o problema central das CyanoHABs, que reaparecem após o tratamento.

Redução nutricional

Reduzir a carga de nutrientes que entra em nossos sistemas aquáticos pode ajudar a limitar o crescimento das CyanoHABs. Porém, isso exige mudanças radicais nas atividades urbanas, agrícolas e industriais – os principais produtores de poluição nutricional. Fontes de poluição nutricional incluem agricultura, aquicultura, pecuária, águas residuais, águas pluviais, combustíveis fósseis e domicílios. Esta grande variedade de fontes torna a poluição nutricional tremendamente desafiadora de se controlar de maneira rápida e eficaz quanto necessário.

Controle ultrassônico

Para evitar o uso de produtos químicos nocivos e alcançar resultados rápidos e eficazes, a LG Sonic desenvolveu uma tecnologia ultrassônica para gerenciar o florescimento de algas. Este sistema ultrassônico cria uma barreira de som nas camadas superiores da água que controla o crescimento de Cianobactérias. Nestas condições, as Cianobactérias não conseguem atingir a superfície da água e, então, deixam de crescer. Para manter o equilíbrio ecológico, a tecnologia não elimina as Cianobactérias, mas as reduz em até 90%. Desta forma, o ecossistema aquático é restaurado com segurança, mantendo níveis saudáveis de Cianobactérias.

Recomendações

A mitigação bem-sucedida dos CyanoHABs deve basear-se em compreensões aprofundadas dos princípios da dinâmica dos ecossistemas aquáticos. Deve basear-se numa vigilância confiável, em alertas, em métodos de tratamento ecológicos e em planos de ação eficazes. A eliminação inadequada de CyanoHABs provoca graves danos nos ecossistemas aquáticos. Isso pode causar perdas socioeconômicas significativas que podem ser ainda piores do que os impactos das florações de Cianobactérias tóxicas.