Evolução da população microbiana: NSO (bactérias oxidadoras de amônio)

A Figura 4.21 apresenta as imagens obtidas após o processo de hibridização da sonda NSO com amostras da biomassa para cada idade de lodo aplicada. As imagens em questão foram tomadas como representativas do panorama geral obtido para cada amostra analisada.

É possível perceber claramente uma variação na estrutura das colônias formadas e também na quantidade ao longo dos dias

operacionais do reator. Nota-se que durante a utilização da maior idade de lodo (θc 80 dias) as colônias são maiores e mais dispersas, enquanto que com a menor idade de lodo (θc 20 dias) se verificam colônias menores e mais densas.

Figura 4 . 21 – População de NSO no BRM ao longo dos dias operacionais.

θc 40 d

θc 80 d θc 80 d Dia 141 (Primavera)

θc 80 d

Dia 58 (Inverno)

Dia 240 (Verão) Dia 357 (Outono)

Dia 415 (Inverno)

De acordo com Long et al. (2012) a abundância, estrutura da comunidade e distribuição das bactérias oxidadoras de amônio (BOA) podem ser significativamente afetada por fatores ambientais, com destaque a temperatura e níveis de amônio (Tourna et al., 2008) e pH (Nicol et al., 2008).

Gómez-Silván et al (2014) verificaram, a partir de análise multivariada que a temperatura, a concentração de NH4

+

, DBO5, e relação C/N do esgoto contribuiu de forma significativa para explicar as mudanças na abundância de nitrificantes e desnitrificantes em estudo desenvolvido em BRM em escala real.

Na presente pesquisa, apenas a temperatura apresentou maior variação durante o desenvolvimento das estratégias operacionais, devido a sazonalidade, enquanto que a concentração de N-NH4

+

e pH pouco variaram, conforme pode-se observar na Figura 4.22.

Figura 4 . 22 – Concentração média de N-NH4 +

e pH no licor misto do BRM no final da fase de enchimento para cada idade de lodo aplicada.

Bitton (2010) comenta que a nitrificação é fortemente influenciada pela temperatura. Em um estudo analisando doze estações de tratamento de esgoto sanitário, Limpiyakorn et al. (2005) verificaram que tanto a abundância quanto a atividade das BOAs foram largamente influenciadas por variações sazonais da temperatura, mas de maneiras diferentes. Enquanto as taxas de oxidação da amônia foram maiores no verão (temperatura de 27–31ºC), o tamanho das comunidades de BOAs aumentaram significativamente em temperaturas mais baixas no outono (19–26 ºC) e até mesmo no inverno (14 – 22ºC) na maioria das estações.

0 2 4 6 8 10 12 14

θc 80 dias θc 40 dias θc 20 dias

N -NH 4 + (m g L -1) e p H N-NH4+ pH

Tal comportamento está de acordo com as imagens obtidas durante a aplicação do θc de 80 dias, em que se verificou uma redução no tamanho das colônias durante o período de verão (dia 240) quando comparado ao período de inverno (dia 58) e primavera (dia 141).

Duan et al (2013) verificaram que a diversidade das BOAs em BRM operando com temperatura constante em 20ºC foi afetado pela redução do θc de 10 para 3 dias. Dentre os 4 grupos de BOA identificados (Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira e Nitrosovibrio) as Nitrosomonas foram dominantes nas três idades de lodo aplicadas. Contudo, os autores verificaram uma redução significativa no número de espécies em cada um desses grupos. Para as Nitrosomonas, por exemplo, o número de espécies reduziu de 5 sob o θc de 10 dias para apenas 1 com o θc de 3 dias. Esses resultados evidenciam que a redução da idade de lodo pode selecionar a quantidade de espécie de bactérias nitrificantes em BRMs, reduzindo consideravelmente a diversidade desses microrganismos.

Embora a variação do θc estudada por Duan et al (2013) esteja bem abaixo daquela realizada na presente pesquisa, os resultados obtidos por esses autores podem, ainda assim, indicar que os diferentes formatos de colônias de BOA apresentados na Figura 55 possam estar associados a dominância de diferentes espécies de BOA, que por terem características distintas, podem apresentar uma cinética de oxidação da amônia também diferente, e explicar, em parte, as variações nos valores da TCONH4+ e VCA durante a operação do reator.

Além da variação na estrutura das colônias, é importante observar também a variação na quantidade de NSO hibridizada, mesmo sob idade de lodo constante, tal como se observou sob o θc de 80 dias. O comportamento mencionado pode ser melhor visualizado a partir dos percentuais estimados da população de NSO apresentados na Tabela 4.6, os quais foram calculados tendo como referência o total de células coradas com DAPI.

Tabela 4. 6 – Estimativa percentual da população de NSO ao longo dos dias operacionais do BRM. Dia operacional (dia) Período NSO (%) θc 80 dias 58 Inverno 15 θc 80 dias 141 Primavera 20 θc 80 dias 240 Verão 5 θc 40 dias 357 Outono 8 θc 20 dias 415 Inverno 10 θc 20 dias 433 Inverno 6

Nota-se que o maior e o menor percentual de NSO foram obtidos durante a utilização do θc de 80 dias, em períodos distintos. Para o dia operacional 141 (primavera), observou-se o maior percentual de NSO, com 20% das células coradas com DAPI, ao passo que no dia operacional 240 (verão), se verificou o menor percentual de NSO, com 5% das células coradas com DAPI. Tal comportamento sugere que a sazonalidade nesse período em questão afetou o crescimento das bactérias nitrificantes, tal como já indicavam os resultados dos ensaios da TCO-Amônia e VCA. Dessa maneira, os menores valores da TCO- Amônia e VCA sob a idade de lodo de 40 dias parecem estar mais associados ao aumento da temperatura do que a redução da idade de lodo, tendo em vista que o percentual de NSO já era bastante reduzido no final da aplicação do θc de 80 dias (dia 240), em que a temperatura já era também mais elevada.

O diferente formato de colônia obtido sob θc de 20 dias dificulta a comparação percentual dessa com as demais estratégias operacionais. Por elas serem mais densas, a área da sonda hibridizada pode, naturalmente, apresentar uma maior quantidade de BOAs quando comparada ao mesmo tamanho de área das imagens obtidas sob as idades de lodo de 80 e 40 dias, mas que, no entanto, acaba não sendo computada. Assim, a comparação dos percentuais do θc de 20 dias com os de 80 e 40 pode não ser verdadeiro. Na realidade, a técnica de FISH é mais indicada como uma ferramenta qualitativa, que aponta para existência de determinado grupo ou espécie de microrganismo e fornece uma ideia geral da abundância desses microrganismos. Sendo assim, outras técnicas de biologia molecular devem ser utilizadas quando se objetiva a quantificação dos microrganismos, como por exemplo a PCR (polimerase chain reaction) ou o pirosequenciamento.