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Tipo: Dissertação
Título: Evaluating the impact of hydrogen peroxide on the phytoplankton community: a bench scale study
Autor(es): Rocha, Maria Aparecida Melo
Orientador: Capelo Neto, José
Palavras-chave: Saneamento;Cianobactérias;Peróxido de hidrogênio;Fitoplâncton;Eutrofização;In-situ pre-oxidation;Phytoplankton regrowth
Data do documento: 2020
Citação: ROCHA, M. A. M. Evaluating the impact of hydrogen peroxide on the phytoplankton community: a bench scale study. 2020. 79 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020.
Resumo: Devido à capacidade de produção de metabólitos secundários tóxicos (cianotoxinas) e não tóxicos (compostos que fornecem odor e sabor à água), a presença de cianobactérias, em águas destinadas ao abastecimento público, deve ser controlada. Entretanto, a remoção de desses microrganismos nas estações de tratamento de água de ciclo completo é um grande desafio, surgindo assim a necessidade de técnicas alternativas de tratamento. Uma dessas técnicas é a pré-oxidação in-situ utilizando o peróxido de hidrogênio (H2O2). Este composto, além de atuar seletivamente sobre as cianobactérias, dissocia-se em água e oxigênio, não deixando subprodutos tóxicos na água. Apesar de existirem diversos estudos avaliando a atuação desse oxidante no fitoplâncton, muitos avaliaram sua atuação somente em espécies cultivadas em laboratório, não incluindo sua atuação em diferentes espécies do fitoplâncton de um reservatório tropical. Além disso, ainda existe uma lacuna quando se trata de estudos em escala de bancada considerando o impacto do peróxido de hidrogênio no recrescimento dos organismos presentes no reservatório. Portanto, o objetivo deste estudo é avaliar o impacto causado por diferentes concentrações do H2O2 no fitoplâncton de um reservatório tropical, além de verificar se a metodologia utilizada para avaliar seu impacto no recrescimento dos organismos é adequada e eficiente. Analisando a variação da concentração de clorofila dos diferentes organismos, observou-se que o H2O2 foi eficiente na supressão das cianobactérias por até sete dias após sua aplicação. Por meio da densidade celular, observou-se que o H2O2 diminuiu significativamente (p<0.05) a densidade celular total somente para a concentração de 2 mg.L-1 e não para as concentrações de 5 e 10 mg.L-1. Vale ressaltar que Planktothrix sp. que foi bastante resistente a esse oxidante, sua densidade permanecendo da ordem de 105 cel.mL-1 após a aplicação do H2O2. Entretanto é necessária uma avaliação mais completa da estrutura dessa espécie de cianobactéria e de seus possíveis mecanismos de defesa. Quanto à metodologia de avaliação do recrescimento dos organismos, para a duração de 30 dias, faz-se necessária a utilização de compartimentos de maior capacidade e de uma luz mais intensa, provavelmente de cerca 40 μmol.m-2 s-1. Pode-se concluir, que a contagem de densidade de células do fitoplâncton não foi apropriada para avaliar o efeito do H2O2 logo após a sua aplicação, já que não notou-se mudanças significativas na densidade celular do fitoplâncton devido às diferentes doses de H2O2. Finalmente, para avaliar eficientemente o recrescimento dos organismos em escala de bancada, necessita-se realizar ajustes na metodologia para proporcionar um ambiente ideal de crescimento para os organismos. Com o desenvolvimento dessa metodologia, pode-se avaliar de forma eficaz se o H2O2 atua no controle de cianobactérias a longo prazo, além de possibilitar a aplicação do H2O2 em escala real, por meio da pre-oxidação in-situ.
Abstract: Due to the ability to produce toxic (cyanotoxins) and non-toxic (metabolites that provide odor and flavor to water) secondary metabolites, the presence of cyanobacteria in waters destined for public supply must be controlled. However, the removal of these microorganisms in water treatment plants is a significant challenge, thus requiring alternative treatment techniques. One of these techniques is in-situ pre-oxidation using hydrogen peroxide (H2O2). In addition to acting selectively on cyanobacteria, this compound dissociates into water and oxygen, leaving no toxic by-products in the water. Although several studies have evaluated the effect of this oxidant on the phytoplankton, many have evaluated its performance only on species grown in the laboratory, not evaluating the effect on different species of phytoplankton in a tropical reservoir. Besides, there is still a knowledge gap when it comes to bench-scale studies considering the long-term impact of hydrogen peroxide on the regrowth of organisms from freshwater environments. Therefore, this thesis aims to evaluate the impact caused by different concentrations of H2O2 on the phytoplankton of a tropical reservoir and to verify whether the methodology used to evaluate the regrowth of the organisms is suitable and efficient. It was observed that H2O2 was efficient in suppressing cyanobacteria for up to seven days after its application, after analyzing the variation in the chlorophyll concentration of different phytoplankton groups. It was observed by the values of cell density counts that H2O2 caused a significant decrease (p < 0.05) in the total cell density only for the concentration of 2 mg.L-1 and not for the concentrations of 5 and 10 mg.L-1. It is noteworthy that Planktothrix sp., which was highly resistant to this oxidant since its cell density remained in the order of 105 cells.mL-1 after the application of H2O2. However, further studies on the structure of Planktothrix sp. and its possible defense features are needed. As for the methodology that evaluates the organisms regrowth, for 30 days, it is necessary to use jars of higher capacity and more intense light, probably around 40 μmol.m-2 s-1. The experiments showed that the phytoplankton cell density count was not appropriated for a fast post-treatment analysis of the impact of H2O2, since this method did not detect significant changes in the cell density values due to different doses of H2O2. Finally, to efficiently evaluate the growth of organisms on a bench scale, the methodology needs adjustments to provide an ideal environment for the organisms to grow. This methodology can evaluate whether H2O2 acts in the long term control of cyanobacteria, in addition to enabling the application of H2O2 on a full scale, through in-situ pre-oxidation.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/51534
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