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Title: Prospecção de bactérias com potencial aplicação na biorremediação de efluentes industriais contendo arsênio.
Authors: Guedes, Keicilane Aparecida
metadata.dc.contributor.advisor: Teixeira, Mônica Cristina
Keywords: Escherichia coli
Clostridium sp.
Bacillus sp.
Biorremediação
Biossorção por bactérias
Issue Date: 2011
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: GUEDES, K. A. Prospecção de bactérias com potencial aplicação na biorremediação de efluentes industriais contendo arsênio. 2011. 102 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2011.
Abstract: O Arsênio (As) está naturalmente presente no ambiente terrestre associado a minerais sulfetados em rochas e sedimentos. Devido a oxidações químicas e biológicas e principalmente a atividades ligadas à mineração e metalurgia, o As é mobilizado de depósitos naturais tornando-se um importante contaminante ambiental. Em baixíssimas concentrações, esse metalóide é tóxico para diversos seres vivos. Vários estudos têm sido realizados a fim de remediar tais impactos imobilizando este elemento. Dentre as metodologias propostas podemos citar com destaque a utilização de micro-organismos na remoção de metais de efluentes e corpos d’água contaminados. Bactérias podem remover metais de uma solução por diferentes mecanismos, tais como aqueles que envolvem a acumulação extracelular/precipitação, a adsorção iônica na superfície celular ou complexação, e a acumulação intracelular ou bioacumulação. A remoção de metais dos ambientes aquáticos também pode ocorrer pela ação de metabólitos produzidos pelas bactérias presentes como, por exemplo, pelo H2S produzido pelo grupo das Bactérias Redutoras de Sulfato (BRS). Estes micro-organismos são peculiares por, através da redução química do sulfato, produzir sulfeto que, por sua vez, é capaz de precipitar metais, na forma de seus sulfetos insolúveis. O presente trabalho teve como objetivo geral a prospecção e identificação de bactérias resistentes ao Arsênio presentes em corpos d’água, sedimentos e em reator de tratamento de esgoto, visando uma potencial aplicação na biorremediação de efluentes industriais contendo este elemento. Foram coletados sedimentos de córrego contaminado com esgoto doméstico em Ouro Preto, de lodo de reator UASB (Reator Anaeróbio de Manta de Lodo e Fluxo Ascendente) da ETE (Estação de Tratamento de Esgoto) Arrudas, em Belo Horizonte, ambas em MG; e do sedimento do Mangue de Carneiros, em Tamandaré, PE. Os diferentes consórcios microbianos obtidos foram caracterizados morfológica e metabolicamente inclusive na presença de compostos arsenicais a fim de identificar aqueles com maior potencial de aplicação biotecnológica. A análise do perfil eletroforético das bandas obtido por DGGE (denaturing gradient gel electrophoresis) mostrou uma maior diversidade de bactérias tolerantes ao As em dois consórcios provenientes de ambientes contaminados com esgoto. Houve, entretanto, uma diminuição da diversidade microbiana quando em presença do As. Os resultados mostram a adaptação dos micro-organismos à concentrações de As superiores ao exigido pelo padrão de limite máximo de lançamento xvi de efluentes permitido pelo CONAMA 357 (0,5 mg.L1), indicando potencial de aplicação dos consórcios na remoção de As de efluentes e águas contaminadas. Análises de redução de sulfato pelo consórcio I indicam percentuais de remoção de sulfato da ordem de 93%, nas condições adotadas. A análise do precipitado formado pelo Consórcio I indica a presença do mineral whitloquita (Ca,Mg)3(PO4)2) sugerindo à hipótese de formação bacteriana que pode estar relacionado a mecanismos de substituição do fósforo pelo arsênio na célula ou servir como armazenamento para a regulação de elementos essenciais pelas bactérias. A identificação morfológica, bioquímica e molecular dos s do Consórcio I indica como presentes Escherichia coli, Clostridium sp e Bacillus sp., espécies estas que são usualmente citadas na literatura como estando relacionadas a processos de biorremediação de metais.
metadata.dc.description.abstracten: Arsenic (As) is naturally present in the terrestrial environment associated with sulfide minerals in rocks and sediment. Because of chemical and biological oxidations and especially the activities related to mining and metallurgy, As is mobilized from natural deposits becoming an important environmental contaminant. This metalloid is toxic to many living things even if in very low concentrations. Several studies have been done trying to minimize such impacts by immobilizing this element. Among the methods proposed we would like to emphasize the use of microorganisms for metal removal from wastewater and contaminated waterbodies. Bacteria can remove metals from solution by different mechanisms such as those involving the extracellular accumulation/precipitation, adsorption or ion complexation on the cell surface and intracellular accumulation or bioaccumulation. The removal of metals from aquatic environments can also occur by the action of metabolites produced by bacteria, for example, H2S produced by Sulfate Reducing Bacteria (SRB) group. These microorganisms are peculiar due to the fact that they are able to chemically reduce sulfate producing sulfide, which by it turn is able to precipitate metals like their insoluble sulfides. This study is aimed to the searching and identification of arsenic resistant bacteria naturally present in water bodies, sediments, and sewage treatment reactor with potential application for water and wastewater treatment, targeting on bioremediation of industrial arsenic containing effluents. The different microbial consortiums were morphologically and metabolically characterized even in the presence of arsenic compounds in order to identify those with the greatest biotechnological application potential. The electrophoretic bands profile obtained after DGGE (denaturing gradient gel electrophoresis) analysis showed a great diversity in arsenic tolerant bacteria for two studied consortia (both obtained from sewage contaminated environments). As expected, there was a decrease in microbial diversity in the presence of As. Nevertheless, results shown that some of those microorganisms were adapted to the cultivation in the presence of As concentrations above those established by the Brazilian National Council of Environment as the maximum arsenic content for effluent discharging (0.5 mg.L-1), indicating potential application for As removal in effluent and contaminated water. Analysis of sulfate reduction by the consortium I indicate xviii sulfate removal rates of around 93% under the adopted conditions. The analysis of the precipitate formed after Consortium I cultivation by X-Ray diffraction indicates the presence of the mineral whitlockite (Ca,Mg)3(PO4)2) suggesting the possibility of biomineralization that may be related to the mechanisms of phosphorus substitution by arsenic within the cell or, as a second hypothesis this mineral could be use by bacteria cells like a storage stock for metabolic regulation of those essential elements. The morphological, biochemical and molecular identification of some of the microorganisms presents in the Consortium I indicate Escherichia coli, Clostridium sp. and Bacillus sp., as being the predominant species. These species are usually cited in literature as being related to metals bioremediation processes.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2230
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