Nilena Cristina de Aguiar Rodrigues Veiga
CIANOBACTÉRIA TÓXICA NA ÁGUA PARA CONSUMO HUMANO
Juiz de Fora
2008
Nilena Cristina de Aguiar Rodrigues Veiga
CIANOBACTÉRIA TÓXICA NA ÁGUA PARA CONSUMO HUMANO
Artigo Científico apresentado ao concurso do
curso de Gestão Ambiental das Faculdades
Integradas Vianna Junior do 1º Semestre de
2008.
Juiz de Fora
2008
SUMÁRIO
Introdução-------------------------------------------------------------------5
Características das Cianobactérias e Cianotoxinas------------------------------------------6
Toxinas de Cianobactérias------------------------------------------------------------------------7
Meio Ambiente e Águas de Abastecimento---------------------------------------------------8
CONCLUSÃO--------------------------------------------------------------------------------------9
BIBLIOGRAFIA-----------------------------------------------------------------------------------10
CIANOBACTÉRIA TÓXICA NA ÁGUA PARA CONSUMO HUMANO
RESUMO:
As florações de cianobactérias têm geralmente conseqüências visíveis, porém danosas, para os
organismos e o meio ambiente.Elas alteram o equilíbrio dos ecossistemas aquáticos, criam um
biofilme superficial de cor verde, alterando a transparência da água e conduzindo a
desoxigenação de lagos e rios. Além disso, liberam substâncias que produzem gosto e odor
desagradáveis, afetam a potabilidade dos reservatórios de uso humano e até mesmo áreas de
recreação, enfim, a qualidade da água fica comprometida. Em caso de suspeita de ocorrência
de uma floração tóxica o monitoramento é um passo importante, visto que é através deste que
se identifica se é realmente floração de cianobactérias ou algas. No caso de florações de
cianobactérias tóxicas, verificar qual o tipo de cianotoxina presente no meio aquático do
manancial.
PALAVRAS CHAVES: cianobactérias, cianotoxina.
ABSTRACT:
The blooms of cyanobacteria are generally visible consequences, but harmful to the organisms
and the environment. Its alter the balance of aquatic ecosystems, creating a biofilm surface of
green, changing the transparency of the water and leading to desoxigenação of lakes and
rivers. In addition, release substances that produce unpleasant taste and odor, affect the
drinking of reservoirs for human use and even areas of recreation, finally, the quality of water
is compromised. In case of suspected occurrence of a toxic bloom tracking is an important
step, because it is through this that we identify whether it is really bloom of cyanobacteria or
algae. In the case of toxic algal blooms of cyanobacteria, verify what type of cianotoxina
present in the aquatic environment of wealth.
KEY-WORDS: Cyanobacteria, cianotoxina.
INTRODUÇÃO:
As atividades humanas levam a usos múltiplos dos recursos hídricos tais como:
abastecimento público, irrigação, uso industrial, navegação, recreação e aqüicultura. Embora
essas atividades variem de acordo com a população na bacia de drenagem e com a
organização econômica e social da região, essas atividades geram impactos e deterioração da
qualidade da água, assim como interferem na quantidade de água disponível.
A contaminação dos recursos hídricos e dos mananciais de abastecimento público por
resíduos originados pelas atividades antrópicas levam aos maiores fatores de risco para a
saúde humana principalmente em regiões com condições inadequadas de saneamento básico e
abastecimento de água como em algumas regiões brasileiras de alta concentração urbana e
também em áreas rurais.
Os impactos causados nos ecossistemas aquáticos levam a ocorrência de acelerados
processos de eutrofização, causando um enriquecimento artificial desses ecossistemas pelo
aumento das concentrações de nutrientes na água, principalmente compostos nitrogenados e
fosfatados, que resulta num aumento dos processos naturais da produção biológica em rios,
lagos, e reservatórios. As principais fontes desse enriquecimento têm sido identificados como
sendo as descargas de esgoto doméstico e industriais dos centros urbanos e das regiões
agricultáveis.
A eutrofização artificial produz mudanças na qualidade da água, levando a redução de
oxigênio dissolvido, da biodiversidade aquática, a morte extensiva de peixes e o aumento da
incidência de florações de microalgas e cianobactérias. Essa florações podem provocar
aumento no custo do tratamento da água de abastecimento e podendo acarretar conseqüências
relacionadas à saúde pública. A principal preocupação com o aumento da ocorrência de
florações de cianobactérias em mananciais de abastecimento de água é a capacidade desses
microorganismos produzirem e liberarem para o meio líquido toxinas (cianotoxinas) que
podem afetar a saúde humana, por ingestão de água ou por contato em atividades de recreação
no ambiente aquático ou por consumo de peixes contaminados. A principal via de intoxicação
é pelo consumo oral da água sem tratamento adequado para a remoção dessas toxinas.
As cianotoxinas formam um grupo de substâncias químicas bastante diversos, com
mecanismos tóxicos específicos em vertebrados. Algumas cianotoxinas são neurotoxinas
bastante potentes (anatoxina-a,anatoxina-a(s) saxitoxinas), outras são principalmente tóxicas
ao fígado (microcistinas, nodularina e cilindrospermopsina) e outras ainda podem ser
irritantes ao contato, consideradas como endotoxinas progênitas, como as bactérias Gram
negativas. Como o número de estudos sobre a eficiente remoção dessas cianotoxinas pelos
processos de tratamento da água ainda é reduzido, e as técnicas de detecção de cianotoxinas
ainda não são muito difundidas na prática do monitoramento de águas de abastecimento, a
avaliação da exposição humana às cianotoxinas pelo consumo da água ainda é bastante
deficiente.
CARACTÉRISTICAS DAS CIANOBACTÉRIAS E CIANOTOXINAS
A origem das cianobactérias foi estimada em cerca de 3,5 bilhões de anos, sendo
provavelmente os primeiros produtores primários de matéria orgânica a liberarem oxigênio
elementar na atmosfera primitiva.
As cianobactérias ou cianofíceas, também conhecidas popularmente como algas azuis,
são microorganismos aeróbicos fotoautotróficos1. Seus processos vitais requerem somente
água, dióxido de carbono, substâncias inorgânicas e luz. A fotossíntese é seu principal modo
de obtenção de energia para o metabolismo, entretanto, sua organização celular demonstra
que esses microorganismos são procariontes2 e, portanto muito semelhantes bioquimicamente
e estruturalmente às bactérias.
A capacidade de crescimento nos mais diferentes meios é uma das características
marcantes das cianobactérias. Entretanto, ambientes de água doce são os mais favoráveis para
o crescimento de cianobactérias, visto que a maioria das espécies apresenta um melhor
crescimento em águas neutro alcalinas (pH 6-9), temperatura entre 15ºC a 30oC e alta
concentração de nutrientes, principalmente nitrogênio e fósforo.
Outra das conseqüências dos florescimentos de cianobactérias traduz-se na alteração
das características organolépticas da água e animais aquáticos, originada pela produção de
certos compostos químicos aromáticos voláteis e por algumas espécies de micro-algas. Tais
compostos, apesar de não terem efeitos nefastos em termos de saúde pública, conferem à água
e animais que nela vivam, odores e sabores desagradáveis, o que conduz a uma diminuição
1
Foto autotróficos - Organismos fotossintetizantes, e portanto obtém energia para suas atividades metabólicas a
partir de matéria orgânica sintetizada pelo processo fotossintético
2
Procariontes - Microorganismos cuja organização intracelular não apresenta organelas envoltas por
membranas intracelulares e o material genético não está localizado em um núcleo definido.
da apetência para o seu consumo. Mas o efeito mais grave resultante do desenvolvimento de
blooms de cianobactérias é a produção de toxinas. Embora ainda mal definida, segundo alguns
autores, esta produção não é mais do que um mecanismo defensivo contra o zooplâncton e
outros herbívoros, garantindo aos produtores fraca apetência alimentar devida à toxicidade
acumulada nas células, à semelhança do que fazem as plantas vasculares ao produzirem
taninos, fenóis e outras substâncias para se protegerem da herbivoria. Deste modo, embora
não contaminem o zooplâncton, quando da morte das células por processos naturais, estas
substâncias tóxicas são libertadas, e os seus efeitos podem ser dramáticos.
As florações em zonas litorâneas afetam a produção de peixes e pássaros, que se dão
nessas áreas e podem influenciar
processos ecológicos importantes como a produção
primária. A dominância de cianobactérias nestes ambientes pode alcançar facilmente uma
contribuição percentual de mais de 80% do total da biomassa da comunidade fito planctônica.
TOXINAS DE CIANOBACTÉRIAS
Vários gêneros e espécies de cianobactérias que formam florações produzem toxinas.
As toxinas de cianobactérias, que são conhecidas como Cianotoxinas, constituem uma grande
fonte de produtos naturais tóxicos produzidos por esses microorganismos e, embora ainda não
estejam devidamente esclarecidas as causas da produção dessas toxinas, têm-se assumido que
esses compostos tenham função protetora contra herbivoria3, como acontece com alguns
metabólicos de plantas vasculares.
Algumas dessas toxinas, que são caracterizadas por sua ação rápida, causando a morte
de mamíferos por parada respiratória após poucos minutos de exposição, têm sido
identificadas como alcalóides ou organofosforados neurotóxicos. Outras atuam menos
rapidamente e são identificadas como peptídeos ou alcalóides hepatotoxicose. De acordo com
suas estruturas químicas, as cianotoxinas podem ser incluídas em três grandes grupos: os
peptídeos cíclicos, os alcalóides e os lipopolissacarídeos. Entretanto, por sua ação
farmacológica, as duas principais classes de cianotoxinas são:
 Neurotoxina e Hepatotoxinas.
As neurotoxinas do tipo PSP (predominância de saxitoxinas e neosaxitoxinas)
constituem-se num grupo de toxinas classificadas como carbamatos naturais e são produzidas
Forma de alimentação dos herbívoros que consiste na ingestão de células e/ou tecidos
vegetais ou de organismos fito planctônicos.
3
principalmente por dinoflagelados marinhos durante os fenômenos de maré vermelha. Essas
toxinas são conhecidas pelos seus efeitos bioacumulativos em mariscos, ostras e outros
crustáceos e por causarem efeitos tóxicos ao homem, um dos consumidores desses
organismos. As toxinas do tipo PSP estão entre as mais potentes, pois agem rapidamente
inibindo a condução de impulsos nervosos através do bloqueio do canal de sódio das
membranas celulares, causando a morte do animal por parada respiratória. Em função da
ampla ocorrência de floração de Cylindrospermopsis neurotóxica em todo o Brasil, sente-se a
necessidade da implantação de métodos de análise para determinação dessas saxitoxinas nas
águas.
O tipo mais comum de intoxicação envolvendo cianobactérias é ocasionado por
hepatotoxinas, que apresentam uma ação mais lenta, podendo causar morte num intervalo de
poucas horas a poucos dias. As hepatotoxinas peptídicas já caracterizadas são heptapeptídeos
cíclicos conhecidos como microcistinas e os pentapeptídeos designados como nodularina. A
toxicidade dessas microcistinas em animais de laboratório apresenta DL50 (i.p.) entre 25 e
150mg/kg de peso corpóreo e entre 5.000 e 10.900μg/kg de peso corpóreo por administração
oral.
MEIO AMBIENTE E ÁGUAS DE ABASTECIMENTO
A ocorrência de florações de cianobactérias em reservatórios utilizados para
abastecimento público, tem sido muito freqüente nesses últimos anos, em todo o mundo.
As intoxicações de populações humanas pelo consumo oral de água contaminada por
cepas tóxicas de cianobactérias já foram descritas em países como Austrália, Inglaterra, China
e África do Sul.
Em muitos casos, as cianobactérias desaparecem do reservatório antes que as
autoridades de saúde pública considerem uma floração, pois assumem que os padrões de
purificação da água utilizados nas estações de tratamento de água são capazes de remover
qualquer problema potencial. Entretanto, várias cianotoxinas, quando em solução, não podem
ser retiradas através de um processo normal de tratamento.
Os potenciais riscos de saúde associados às cianobactérias tóxicas só recentemente é
que foram descobertos em águas destinadas à produção de água para consumo humano, pelo
que atualmente a remoção de cianobactérias e suas toxinas é um dos grandes desafios do
tratamento de água.
Numa massa de água, os blooms de populações saudáveis produzem pouca quantidade
de toxinas extracelulares. Em lagos e rios, as toxinas são libertadas das células e são
rapidamente diluídas na massa de água, especialmente por ação do vento e da corrente forte.
No Brasil, os estudos que vem sendo realizados no Laboratório de Ecofisiologia e
Toxicologia de Cianobactérias da Universidade Federal do Rio de Janeiro (Lect –IBCCFUFRJ), têm confirmado a ocorrência de cepas tóxicas de cianobactérias em corpos d’água
(reservatórios de abastecimento público, lagos artificiais, lagoas salobras e rios) dos estados
de São Paulo, Rio de Janeiro, Minas Gerais, Pará, Paraná, Bahia, Pernambuco e do Distrito
Federal. Entretanto, é certo que a ocorrência de cepas tóxicas de cianobactérias não se dá
exclusivamente nesses estados. Esses registros refletem que os estudos sobre esse tema estão
mais concentrados na região centro-sul do Brasil.
A monitoração de cianobactérias e cianotoxinas nas origens de água é uma prática
ainda pouco comum em muitos países. No entanto, quando existem populações de
cianobactérias, deve ser efetuado um controle de cianotoxinas e cianobactérias ao longo de
pontos críticos do sistema de abastecimento de água. Estes locais incluem o reservatório de
água origem da captação, a água bruta da estação de tratamento de água (ETA), pontos chave
do processo de tratamento e a água tratada. Uma das prioridades é avaliar a eficiência dos
sistemas de tratamento de água na remoção de cianotoxinas.
CONCLUSÕES
Os blooms de cianobactérias em reservatórios de água destinada à produção de água
para consumo humano originam muitos problemas, sendo o mais preocupante o fato de uma
proporção significativa de cianobactérias produzirem uma ou mais toxinas. Num programa
de prevenção da saúde pública, relativamente ao consumo de água com cianotoxinas,
verificamos que é essencial avaliar a eficiência de remoção destes compostos nas Estações de
Tratamento de Água (ETA).
A necessidade de monitoramento e controle de cianobactérias nas águas continentais
brasileiras é uma necessidade atual, uma vez que os estudos têm confirmado a ocorrência de
cianobactérias tóxicas em reservatórios utilizados para abastecimento público e lagos da
maioria dos estados brasileiros.
O tratamento de águas com elevadas concentrações de cianobactérias, quando realizado
de forma inadequada, pode não ser eficiente na remoção dessas toxinas ou mesmo favorecer
sua liberação para massa de água. Algumas pessoas também podem estar expostas às
cianotoxinas por meio do consumo de pescados contaminados ou de alimentos à base de
microalgas.
Dessa forma, fica clara a necessidade de melhoria nos projetos e na operação de
estações de tratamento de água, mas, ao mesmo tempo, verifica-se o papel preponderante e
fundamental das ações preventivas para evitar-se a ocorrência de florações de cianobactérias
tóxicas.
A prevenção de florações de cianobactérias é a abordagem mais racional a ser adotada
pelos responsáveis pelo uso de um manancial, se desejar-se evitar os problemas potenciais de
toxicidade e de gosto e odor na água, causados por essas florações. A carga de nutrientes é a
principal causa para a formação de florações de cianobactérias e o objetivo central de
qualquer programa para prevenção de eutrofização é a redução da carga de nutrientes no
ecossistema aquático, principalmente nitrogênio e fósforo.
As medidas corretivas de controle de algas, cianobactérias e toxinas na água de
abastecimento envolvem dois tipos de intervenção, a primeira, no ponto de captação (manejo
da captação de água bruta), e a segunda, a remoção desses organismos e compostos no
sistema de tratamento de água.
Verificamos que há uma necessidade de melhoria nos projetos e na operação de
estações de tratamento de água, mas, ao mesmo tempo, verifica-se o papel preponderante e
fundamental das ações preventivas para evitar-se a ocorrência de florações de cianobactérias
tóxicas.
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
O Meio Ambiente e as Cianobactérias. Disponível em http://www.cianobactérias.furg.br/meio
ambiente e cianobactérias.htm. Acesso em 23/02/2008
Blooms de Cianobactérias. Disponível em: http://www.naturlink.pt/canais/artigo.asp.Acesso
em 23/02/2008
Fatores Ambientais para a Floração de Cianobactérias Tóxicas. Disponível em
http://[email protected] Acesso em 23/02/2008
Cianobactérias Tóxicas na Água para Consumo Humano na Saúde Pública e Processos de
Remoção em Água para consumo Humano. Disponível em: http://funasa.com.br Acesso em
23/02/2008