Especificação das condições utilizadas para testes de remoção biológica, considerando diferentes concentrações de zinco e cádmio (expressas em μM) e diferentes pH. Concentrações de cádmio em mg/L e diferentes pHs utilizados em testes biológicos de remoção de metais com biomassa liofilizada de Chlamydomonas sp. O objetivo principal deste trabalho foi avaliar o potencial de remoção biológica dos metais zinco e cádmio pela cepa de microalgas Chlamydomonas sp.
Este resultado pode ser confirmado através de análises de microscopia eletrônica de transmissão de amostras tratadas com 4000 μM de zinco por 96 h, que revelaram cloroplastos bem preservados, pirenóides grandes indicando alta síntese e pequenos grãos de amido indicando gasto de alta energia. Este estudo centra-se na avaliação do potencial de bioremoção dos metais zinco e cádmio por uma cepa de microalgas Chlamydomonas sp.
INTRODUÇÃO
A alta concentração de metais tóxicos é mais preocupante do que a acidez em termos de danos ambientais. O uso de células vivas é mais eficiente para a remoção de íons metálicos de grandes corpos d’água com baixas concentrações de metais traço. Para locais com altas concentrações de metais vestigiais, microalgas mortas podem realizar a melhor remoção.
As vantagens de usar microalgas mortas em relação ao uso de microalgas vivas incluem: o sistema de remoção de vestígios de metais não está sujeito. Espécies de microalgas resistentes, isoladas de locais contaminados, apresentam maior capacidade de remoção de metais vestigiais em comparação com espécies isoladas de locais não contaminados (Kaplan, 2004; Dinis et al., 2004).
OBJETIVOS
MATERIAIS E MÉTODOS
A concentração de algas foi determinada utilizando o método de leitura in vivo de clorofila e fluorescência utilizando um fluorímetro Turner TD-700 (excitação a 460 nm e emissão a 670 nm). Também foram coletadas amostras para quantificação dos metais, acidificadas imediatamente após a coleta com ml) de ácido nítrico suprapur Merck (HNO3) e armazenadas em geladeira para posterior análise. A concentração de algas foi determinada usando o método de leitura de clorofila e fluorescência in vivo usando um fluorímetro Turner TD-700.
Eles foram realizados quantificando a concentração de metais na biomassa ou no meio de cultura antes e depois de um tempo de contato conhecido com soluções contendo concentrações conhecidas de metais traço. Esses testes foram realizados sob diferentes condições de pH e concentração de metal para avaliar possíveis diferenças na eficiência da bioremoção. As concentrações de metais traço utilizadas nestes testes foram definidas com base nos resultados obtidos nos testes de tolerância para Chlamydomonas sp.
Foram retiradas alíquotas de 30 ml do meio de cultura sem adição de metal para verificar a contaminação metálica do meio, após adição de metal para verificar a concentração inicial do metal e após inoculação das células para determinar o tempo inicial (zero). As alíquotas destinadas à determinação de metais traço foram colocadas em tubos Falcon e submetidas à centrifugação a 4000 rpm por 20 minutos a 4ºC, para separação das células do meio de cultura. As concentrações de metais resultantes de cada procedimento, a probabilidade de contaminação e a utilidade na aplicação da técnica estão descritas em Ribeiro (2010).
A concentração de algas foi determinada usando o método de leitura de fluorescência de clorofila-a in vivo e contagem de células em uma câmara de contagem Sedgewick-Rafter S50. Após o período de incubação, foram retiradas alíquotas de 30 ml e submetidas à centrifugação a 4000 rpm, por 20 minutos a 4ºC, para posterior determinação de metais traço. Para testes de bioremoção utilizando biomassa viva, foram feitas leituras da concentração de metais na biomassa e os resultados foram expressos em microgramas de metal por célula (µg/célula).
RESULTADOS
24 A Tabela 5 apresenta os valores estimados de CE50 para as diferentes condições de teste em que a microalga Chlamydomonas sp. Os gráficos também mostram que com tratamentos com zinco em pH 3,6 há uma tendência de aumento da CE50 ao longo do tempo, mas usando o teste estatístico de Friedman essas diferenças não foram significativas (p=0,167 N= 2). No pH 7,0 os valores de CE50 são constantes e foi comprovado através do teste estatístico de Friedman que não houve diferenças significativas ao longo do tempo (p=0,167 N=2).
Assim como os resultados obtidos nos testes com zinco, as curvas de crescimento nas diferentes concentrações de cádmio foram semelhantes em pH 3,6 e pH 7,0. Porém, nos testes com cádmio não houve diferenças tão marcantes quanto a densidade celular, representada pela fluorescência da clorofila a in vivo, entre os testes em pH 3,6 e pH 7,0. Neste caso não é possível afirmar se existem diferenças significativas de toxicidade entre os diferentes pH testados, pois apenas um teste foi realizado em pH 7,0 e seria necessário desenvolver mais testes para que esse resultado fosse analisado.
Não houve diferenças significativas entre as taxas de crescimento do controle em relação às outras diluições, em nenhum dos testes. Portanto, pode-se afirmar que nenhuma das concentrações testadas afetou a eficiência fotossintética de Chlamydomonas sp. não fez mal, com algumas concentrações estimulando-o. Os resultados das concentrações dos metais, obtidos nos testes de bioremoção de cádmio, são apresentados na Figura 13 (Anexos I e J).
Concentração de cádmio por célula (expressa em μM) ao longo do tempo de exposição para testes de bioremoção in vivo realizados com 7,8 μM Cd+2 e 42 μM Cd+2, ambos em pH 3,6 e pH 7,0. Em pH 7,0, não houve diferença significativa (p=0,2771) na bioremoção de cádmio entre as duas concentrações testadas, 7,8 μM e 42 μM. E ao analisar as diferenças entre pH 3,6 e pH 7,0, observou-se que em altas ou baixas concentrações não houve diferenças na bioremoção.
Comparando os resultados da capacidade de adsorção de cádmio em função da concentração inicial em pH 3,6 e pH 7,0, também foi observada uma relação direta entre pH e capacidade de adsorção (Figura 16). Capacidade de adsorção de cádmio em função da concentração inicial de diferentes testes em pH 7,0 e pH 3,6.
DISCUSSÃO
No presente estudo foi possível observar que a concentração inicial de cádmio associado à biomassa viva em pH 3,6 foi quase quatro vezes menor que em pH 7,0 nos tratamentos com 42 μM. Em pH ácido, as concentrações de cádmio associadas à biomassa tenderam a permanecer constantes durante todo o período de incubação. 2010) avaliaram os efeitos do pH na biossorção de cádmio por Chlamydomonas reinhardtti, na faixa de pH 2,0 a pH 7,0.
Os resultados obtidos através de testes em biomassa viva em pH 3,6 também comprovam que existe uma relação direta entre a concentração inicial do metal e a concentração de cádmio por célula. Quando tratado com 42 μM, o valor médio da concentração de cádmio por célula foi 3,5 vezes maior do que quando tratado com 7,8 μM. A bioremoção de metais aumentou com o aumento da concentração inicial de cádmio em todos os biossorventes testados.
51 Em pH 7,0, a biomassa viva de Chlamydomonas sp. 1996) relatam que em Chlamydomonas reinhardtti, quando as células foram expostas por 40 horas a uma concentração de 17,8 μM de cádmio (pH 7,0), a taxa máxima de bioremoção foi de 12 μM Cd+2 por célula. Houve a mesma relação direta entre o aumento da concentração inicial e a capacidade de bioremoção até que a capacidade máxima de adsorção de 2,69 mg/g fosse atingida pelo tratamento com 0,77 mg/L de cádmio em pH 3,6 (Figura 13), pois nestes casos há não há fatores biológicos que possam tornar a remoção contínua. Ao comparar os resultados obtidos neste trabalho com os resultados encontrados para outros microrganismos na literatura, pode-se afirmar que Chlamydomonas sp. Possui baixa capacidade de biossorção de metais. 2005), a capacidade de biossorção de Chlamydomonas reinhardtti aumentou com o aumento da concentração inicial de íons cádmio, atingindo a saturação em 200 mg/L, onde os íons adsorvidos na biomassa algal atingiram mg/g. 2006), também investigou a capacidade de adsorção de íons cádmio por C. reinhardtti imobilizado e a biossorção máxima foi de 66,6 mg/g no tratamento com 100 mg/L de Cd+2.
Ao comparar a concentração média de cádmio por célula na biomassa viva e na biomassa liofilizada para os tratamentos com 7,8 μM (valores aproximados), independente da concentração de biomassa, constatou-se que em pH 3,6, a biomassa viva removeu 1,4 vezes mais cádmio que a biomassa seca . Embora as concentrações de cádmio associadas à biomassa mostrassem uma tendência decrescente em pH 7,0, a biomassa removeu 2,2 vezes mais cádmio do que a biomassa seca. Quando tratadas com 20 μM de cádmio, as células aumentaram de tamanho em comparação com as células não tratadas, como observado neste estudo.
CONCLUSÃO
Estudos futuros devem ser realizados com o objetivo de estudar a bioremoção de metais diretamente no DAM para que a bioremoção nesses ambientes possa ser quantificada. A análise genética da cepa revelou que pode se tratar de uma espécie nova, mas serão necessários mais testes para confirmar esse resultado, além de análises morfológicas mais detalhadas da espécie.
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