Avaliação da toxicidade do cloro livre em bactérias desnitrificantes e nitrificantes

Abstract

Os processos biológicos mais conhecidos para o tratamento de águas residuárias com alta carga de nitrogênio são a nitrificação e a desnitrificação. Por serem tecnologias que envolvem a atuação de bactérias, vários fatores podem interferir no processo, promovendo a diminuição da atividade biológica e resultando na diminuição da eficiência no tratamento das águas residuais. O cloro é comumente utilizado para limpeza de equipamentos e instalações, podendo entrar na corrente do efluente e promover toxicidade ou inibição nas bactérias utilizadas no tratamento biológico. O cloro livre em contato com micro-organismos difunde-se facilmente pela parede celular das bactérias inativando enzimas e comprometendo, de forma parcial ou total, o metabolismo celular. Desta forma, o presente trabalho busca avaliar o efeito do cloro livre sobre a cinética de consumo dos substratos das bactérias desnitrificantes e nitrificantes, para obtenção de dados referentes à toxicidade aguda do cloro sobre estes grupos microbianos. Com este propósito, inóculos de bactérias desnitrificantes e nitrificantes foram aclimatados e enriquecidos para utilização nos experimentos em batelada de toxicidade aguda. Foi utilizado nos testes de toxicidade hipoclorito de sódio nas concentrações de cloro livre de 0,00 a 100,00 mg Cl2.L-¹. Inicialmente a biomassa foi exposta ao cloro por 20 minutos e, posteriormente, centrifugada para a retirada do cloro, dando então início aos ensaios para avaliação das cinéticas de consumo dos substratos. Com este procedimento foi possível identificar as IC50 de 42,9 e 40,3 mg Cl2.L-¹, em concentrações celulares iniciais de 1,77 g SSV.L-¹ e 1,53 g SSV.L-¹ e pH de 7,3 e 7,4, para a desnitrificação e nitrificação, respectivamente. Foi realizado também um experimento utilizando a IC50 obtida na desnitrificação variando a concentração de biomassa. Pôde-se observar que o cloro livre na concentração da IC50 obtida teve um efeito inibitório completo até a concentração de 1,0 g SSV.L?¹ e acima desta concentração a desnitrificação foi estabelecida através da biomassa que ainda permanecia ativa. Desta forma, os dados obtidos neste trabalho apontam para um mecanismo de ação do cloro que resulta na inativação de uma quantidade fixa de biomassa para uma dada concentração de cloro livre, e não um percentual da mesma como é pressuposto no conceito de IC50.<br>

Abstract : The best known biological processes for the treatment of wastewater with high nitrogen load are nitrification and denitrification. Since those technologies involve the action of bacteria, many factors can interfere in the process, leading to a reduction of biological activity, resulting in decreased efficiency of the wastewater treatment. Chlorine is commonly used for cleaning of equipment and facilities, and may get in the wastewater stream and promote toxicity or inhibition in the bacteria used in biological treatments. Free chlorine in contact with microorganisms diffuses easily through cell walls, particularly of bacteria, and inactivates enzymes thus compromising partially or totally the cellular metabolism. This study aims to assess the effect of free chlorine on the kinetics of substrate consumption of nitrifying and denitrifying bacteria to obtain data on the acute toxicity of chlorine on these microbial groups. For this purpose, an inoculum of denitrifying and nitrifying bacteria were acclimated and enriched for use in batch experiments of acute toxicity. Sodium hypochlorite was used to evaluate toxicity of free chlorine concentrations from 0.00 to 100.00 mg Cl2.L-¹. Initially, biomass was exposed to chlorine for 20 minutes and then centrifuged to remove the chlorine, so the assays for evaluation of the kinetics of substrate consumption could be performed. With this procedure it was possible to identify IC50 of 42.9 and 40.3 mg Cl2·L-¹ for initial cell concentrations of 1.77 g SSV.L-¹ and 1.53 g SSV.L-¹, and pH 7.3 and 7.4, for the nitrification and denitrification, respectively. An experiment was also performed using the IC50 obtained in the denitrification by varying the biomass concentration. It was observed that the concentration of free chlorine in the obtained IC50 had a complete inhibitory effect up to a concentration of 1.0 g SSV.L-¹; above this concentration the denitrification was evaluated by the biomass which was still active. Thus, the data obtained in this study point to a mechanism of action of chlorine that results in the inactivation of a fixed amount of biomass for a given concentration of free chlorine, and not of a percentage of it as usually assumed for the determination of IC50.