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Tipo: Dissertação
Título: Controlling the cyanobacterium microcystis aeruginosa and the cyanotoxin microcystin by (advanced) oxidation processes
Título em inglês: Controlling the cyanobacterium microcystis aeruginosa and the cyanotoxin microcystin by (advanced) oxidation processes
Autor(es): Castro, Indira de Menezes
Orientador: Capelo Neto, José
Palavras-chave: Luz UV;Cianobactéria;Cianotoxinas;Tratamento de água;Peróxido de hidrogênio;Dióxido de titânio
Data do documento: 2020
Citação: CASTRO, Indira de Menezes. Controlling the cyanobacterium microcystis aeruginosaand the cyanotoxin microcystin by (advanced) oxidation processes. 2020.89f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental, Programa de Pós-Gradução em Engenharia Civil – Recursos Hídricos, Fortaleza-CE, 2020.
Resumo: Reservatórios são utilizados em grande parte do nordeste brasileiro para o abastecimento humano, porém eles se encontram, comumente, eutrofizados. A eutrofização degrada a qualidade da água in natura e corrobora para a floração de cianobactérias potencialmente produtoras de cianotoxinas que e podem ser liberadas a partir de lise celular. Nesse contexto, processos alternativos de tratamento de água que produzem espécies reativas de oxigênio e que podem ser aplicados in-situ foram utilizados para avaliar a remoção da cianobactéria Microcystis aeruginosa PCC7813 e de quatro variantes de microcistina (MC-LR, MC-LY, MC-LY e MC-LF). Além disso, foi realizada a comparação de diferentes métodos de detecção de estresse em células de cianobactéria. Inicialmente, foi realizada a aplicação de peróxido de hidrogênio para a remoção de Microcystis aeruginosa PCC7813 e estudo do estresse celular. Ademais, densidade celular, atividade fotossintética, concentração de clorofila e concentração de microcistina foram utilizadas como diferentes metodologias para detecção de estresse celular. Nesse estudo, além da remoção efetiva de células de Microcystis aeruginosa PCC7813 e de microcistinas, a atividade fotossintética indicou o estresse celular das cianobactérias em apenas 6 horas, o que foi consideravelmente mais rápido que os outros métodos. Em um segundo estudo, fotólise e fotocatálise heterogênea foram comparadas utilizando pequenas esferas reutilizáveis feitas de vidro reciclado revestidas com finas camadas de dióxido de titânio e iluminação de diodo emissor de luz (LED) contendo luz UV (365 nm) em um reator de escala piloto para remoção de Microcystis aeruginosa PCC7813 e de quatro variantes de microcistina (MC-LR, MC-LY, MC-LY e MC-LF). Durante a fotólise, a densidade celular diminuiu significativamente ao longo de 5 dias até que poucas células permanecessem na amostra a partir de uma concentração inicial de 5,8 x 106 células mL-1. Ambas as concentrações de microcistina intra- e extracelular foram significativamente reduzidas em 100 e 92%, respectivamente, no dia 5 do tratamento com UV para todas as variantes de microcistina. Além disso, a fotólise de UV-A mostrou ter efeitos de longo prazo nas células de M. aeruginosa PCC7813, inibindo o recrescimento por pelo menos seis dias após tratamento. Durante a fotocatálise heterogênea, houve uma grande variabilidade entre as repetições, dificultando a previsão do comportamento das células e das toxinas.
Abstract: Reservoirs are used in much of northeastern Brazil for human supply, but they are commonly eutrophic. Eutrophication degrades the quality of fresh water and supports the flowering of cyanobacteria potentially producing cyanotoxins that can be released from cell lysis. In this context, alternative water treatment processes that produce reactive oxygen species and that can be applied in-situ were used to evaluate the removal of the cyanobacterium Microcystis aeruginosa PCC7813 and four microcystin variants (MC-LR, MC-LY, MC -LY and MC-LF). In addition, different methods of detecting stress in cyanobacterial cells were compared. Initially, hydrogen peroxide was applied to remove Microcystis aeruginosa PCC7813 and study cell stress. In addition, cell density, photosynthetic activity, chlorophyll concentration and microcystin concentration were used as different methodologies for detecting cell stress. In that study, in addition to the effective removal of Microcystis aeruginosa PCC7813 and microcystin cells, photosynthetic activity indicated cyanobacterial cell stress in just 6 hours, which was considerably faster than the other methods. In a second study, photolysis and heterogeneous photocatalysis were compared using small reusable spheres made of recycled glass coated with thin layers of titanium dioxide and light emitting diode (LED) lighting containing UV light (365 nm) in a pilot scale reactor for removal of Microcystis aeruginosa PCC7813 and four microcystin variants (MC-LR, MC-LY, MC-LY and MC-LF). During photolysis, cell density decreased significantly over 5 days until few cells remained in the sample from an initial concentration of 5.8 x 10 6 cells mL-1. Both intra- and extracellular microcystin concentrations were significantly reduced by 100 and 92%, respectively, on day 5 of UV treatment for all microcystin variants. In addition, UV-A photolysis has been shown to have long-term effects on M. aeruginosa PCC7813 cells, inhibiting regrowth for at least six days after treatment. During heterogeneous photocatalysis, there was great variability between repetitions, making it difficult to predict the behavior of cells and toxins.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/56216
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