Bactérias Exógenas

Biofilmes em sistemas de distribuição de água

Microbes encontrados em sistemas de distribuição de água podem ser classificados em populações indígenas (autóctones) e exógenas (alóctones). Os organismos indígenas são bactérias formadoras de biofilme bem adaptadas que representam um ecossistema estável e difícil de ser erradicado. As bactérias exógenas são contaminantes que são transportados para o sistema por vários mecanismos.

O desenvolvimento de um biofilme permanente no sistema de distribuição ocorre porque vários grupos microbianos encontram condições físicas e químicas propícias à colonização e crescimento na interface sólida superfície/água. Estas condições incluem um amplo suprimento de nutrientes (como medido pelo carbono orgânico assimilável, AOC) para o crescimento, uma temperatura relativamente estável, e algum grau de proteção contra exposição a produtos químicos nocivos, como desinfetante(s) de água.

Quando um resíduo desinfetante adequado é mantido em todo o sistema de distribuição, o crescimento microbiano é geralmente bem controlado e a densidade de bactérias na água a granel que circula através dos tubos permanecerá baixa – na faixa de < 10 a várias centenas de UFC ml- 1 (HPC). A densidade de bactérias no biofilme, no entanto, pode ser várias ordens de magnitude superior, variando entre 1 × 105 CFUcm- 2 (HPC). A concentração residual de desinfetante necessária para controlar o crescimento das bactérias varia de um sistema de água para outro.

A escolha do meio e do método utilizado para determinar a densidade bacteriana pode resultar em contagens baixas ou altas de bactérias heterotróficas. Em geral, os meios de cultura ricos e a incubação a 35 °C produzirão contagens inferiores às dos meios nutritivos diluídos e a incubação a 20-28 °C. Os fatores que parecem ser críticos são pH, temperatura, concentração de carbono orgânico dissolvido (DOC), concentração de AOC e tipo de desinfetante utilizado. O resíduo do desinfetante também reduzirá ou suprimirá o crescimento extensivo do biofilme se o resíduo for mantido em todo o sistema. No entanto, apenas uma pequena fracção de bactérias é cultivável. Os métodos que medem o trifosfato de adenosina (ATP) podem fornecer uma idéia da biomassa microbiana total viável em uma amostra de água potável. Recentemente, foram desenvolvidos métodos baseados em RNA para medir e identificar as bactérias activas presentes na água potável.

Resíduos desinfectantes devem ser pelo menos 0,2 mg l- 1 para o cloro e 0,4 mg l- 1 para a monocloramina (NH2Cl). Podem ser aplicadas e mantidas concentrações mais elevadas de resíduos desinfectantes, mas se a água contiver níveis elevados de DOC, pode ser difícil manter um resíduo desinfectante adequado para controlar o crescimento bacteriano e ainda ter água que seja esteticamente aceitável para os consumidores. As concentrações bacterianas na água de distribuição variam de < 1 UFC ml- 1 na água que sai da estação de tratamento até 105-106 UFC ml- 1 na água das áreas de fluxo lento ou estagnadas do sistema de distribuição. As concentrações de bactérias na água e nas superfícies dos tubos variam espacialmente e temporalmente no sistema de distribuição. As densidades bacterianas no biofilme da parede do tubo e nos sedimentos podem atingir 107 UFC cm- 2. O biofilme contribui com bactérias para o fluxo de água através da perda de cisalhamento (erosão) e pela migração de células bacterianas ativamente móveis para a água.

As bactérias de ião e enxofre são organismos ‘incómodos’ que causam problemas de sabor e odor e que estão frequentemente associados a fontes de águas subterrâneas. Bactérias nitrificantes e fungos causam problemas em sistemas de água potável cloraminada, incluindo a depleção do cloro total residual, conversão de compostos nitrogenados reduzidos como amônia em nitrito e nitrato, e altos níveis de bactérias heterotróficas. Invertebrados e protozoários são organismos perturbadores associados a queixas estéticas sobre a qualidade da água. Invertebrados e protozoários também podem abrigar bactérias patogênicas e não patogênicas, seja internamente ou ligadas a suas superfícies, e esta associação proporciona às bactérias algum grau de proteção contra a inativação por resíduos desinfetantes. http://www.epa.gov/ogwdw/disinfection/tcr/pdfs/whitepaper_tcr_biofilms.pdf

Informação sobre o desenvolvimento e controle de biofilmes na água potável é escassa (EPA, 1992). Além disso, há poucos dados sobre outras questões relacionadas aos biofilmes, incluindo o papel das bactérias de ferro e enxofre no desenvolvimento do biofilme, o papel dos biofilmes na corrosão do material dos tubos, o papel dos biofilmes na nitrificação de sistemas que utilizam cloraminas como desinfetante secundário, e o efeito da adição de inibidores de corrosão nas populações bacterianas dos biofilmes.

A presença de cloro ou cloramina retarda o desenvolvimento e afeta a distribuição espacial do biofilme. O tipo de desinfetante residual fornecido seleciona bactérias que são mais tolerantes ao desinfetante específico utilizado. O ambiente do biofilme proporciona proteção para as células através da resistência difusa e neutralização do desinfetante. Portanto, os organismos do biofilme são menos inibidos pelo resíduo do desinfetante do que as células planctônicas. A eficácia diferencial do cloro e da monocloramina no controle do crescimento do biofilme tem sido demonstrada. A monocloramina, por ser menos reativa e portanto mais persistente, aparentemente pode penetrar no biofilme e é mais eficaz que o cloro no controle do crescimento do biofilme.

Em alguns casos, os coliformes que ganham entrada no sistema de distribuição podem se fixar em tubos ou sedimentos de tubos e proliferar, tornando-se assim um constituinte do biofilme. A decomposição intermitente, esporádica ou persistente de bactérias coliformes dos biofilmes na água do sistema de distribuição pode fazer com que os sistemas violem repetidamente as normas para o total de coliformes. Este problema está mais frequentemente associado a utilidades que utilizam um abastecimento de água superficial onde a temperatura da água é ≥ 15 °C. A segurança pública dita que todos os coliformes detectados por testes devem ser considerados como representando vulnerabilidade do sistema, a menos que fortes evidências sugiram o contrário.

A concessionária deve rever suas operações de tratamento e aumentar o monitoramento da qualidade da água que entra no sistema de distribuição para ter certeza de que o tratamento inadequado ou falhado não é responsável pelas ocorrências de coliformes totais e que a E. coli não está presente na água. A concessionária de água também deve rever o funcionamento e gestão do sistema de distribuição de água para garantir a ausência de E. coli, um desinfetante residual está presente, um programa adequado de controle de conexões cruzadas está em vigor, e manter uma pressão adequada para evitar a intrusão de contaminantes microbianos. Finalmente, a concessionária de água deve assegurar que grandes volumes de água armazenados em reservatórios, em tanques de água em pé ou acima do solo não sejam a fonte do problema de coliformes totais.

Durante os períodos de água quente, é mais difícil manter um resíduo desinfetante na água em todas as partes do sistema de distribuição. Com o aumento da temperatura, o desinfetante reage mais rapidamente com produtos químicos orgânicos dissolvidos na água e no biofilme, e as bactérias crescem mais rapidamente. O aumento das taxas de reacção e o crescimento bacteriano são frequentemente agravados pela falta de conhecimento do sistema hidráulico e do movimento real da água em todo o sistema. Em muitos casos, existem grandes áreas onde ocorre um movimento mínimo da água. Muitas empresas de abastecimento de água podem criar problemas de contaminação microbiana ou química pela sua incapacidade de compreender como os seus sistemas funcionam; uma melhor gestão do sistema pode reduzir esses problemas.