Natural carriers in bioremediation: a review

Bioremediation of contaminated groundwater or soil is currently the cheapest and the least harmful method of removing xenobiotics from the environment. Immobilization of microorganisms capable of degrading specific contaminants significantly promotes bioremediation processes, reduces their costs, and also allows for the multiple use of biocatalysts. Among the developed methods of immobilization, adsorption on the surface is the most common method in bioremediation, due to the simplicity of the procedure and its non-toxicity. The choice of carrier is an essential element for successful bioremediation. It is also important to consider the type of process ( n s tu or ex s tu), type of pollution, and properties of immobilized microorganisms. For these reasons, the article summarizes recent scientific reports about the use of natural carriers in bioremediation, including efficiency, the impact of the carrier on microorganisms and contamination, and the nature of the conducted research.

Impacto de las instalaciones ganaderas sobre la calidad y seguridad del agua subterránea / Impact of the livestock facilities on the quality and safety of ground water

La posibilidad de que las actividades ganaderas supongan una fuente de contaminación para los recursos hídricos ha sido una preocupación desde hace ya mucho tiempo, en particular en términos de contaminación por nutrientes (carga nitrogenada, fosfatos, salinidad, etc…). Pero desde hace varias décadas el incremento exponencial de la ganadería intensiva ha magnificado este problema, ya que ha aumentado el número de animales en reducido espacio y ha diversificado la cantidad de contaminantes potenciales (por ejemplo, antibióticos y otros medicamentos veterinarios). Según los datos disponibles, las prácticas generalmente aceptadas de gestión de residuos ganaderos, aún en las mejores condiciones, no garantizan una protección efectiva de los recursos hídricos. De esta manera se ha demostrado que las fuentes de agua cercanas a las actividades ganaderas resultan frecuentemente contaminadas con nutrientes excesivos (N, P, Cl-), patógenos microbianos, productos farmacéuticos, hormonas, metales pesados, desinfectantes, y otros contaminantes de los clasificados como emergentes. La exposición inadvertida a estos residuos procedentes de las instalaciones ganaderas a través de las aguas de consumo puede tener un impacto real sobre la salud humana y del medio ambiente. Por este motivo este tema constituye un problema de preocupación para las autoridades con responsabilidades en materia de Salud Pública. En esta revisión se identifican los principales riesgos de las operaciones de alimentación de animales confinados (CAFO) sobre la salubridad y calidad de las aguas subterráneas y se detallan cuáles son los efectos documentados sobre la salud humana y medioambiental que dichos residuos tienen (AU)

The possibility that livestock activities represent a source of contamination for water resources has been a concern, particularly in terms of nutrient pollution (nitrogen load, phosphates, salinity, etc...). But for decades, the exponential increase in intensive farming has magnified this problem as increased the number of animals in confined space and has diversified the number of potential contaminants (eg, antibiotics and other veterinary drugs). According to available data, generally accepted practices of livestock waste management, even in the best conditions, do not guarantee effective protection of water resources. Thus it has been proved that the sources of water near the concentrated animal feeding operations (CAFO) are frequently contaminated with excessive nutrients (N, P, Cl-), microbial pathogens, pharmaceuticals, hormones, heavy metals, disinfectant by-products, and other pollutants that are classified as emerging contaminants. Inadvertent exposure to these residues from livestock facilities through drinking water can have a real impact on human health and the environment. Therefore this issue is a matter of concern for the authorities with responsibility for Public Health. In this review the principal risks of CAFO activities on the safety and quality of groundwater are identified and listed what are the documented effects on human and environmental health of such pollutants (AU)

Contaminación del agua por nitratos: significación sanitaria: [revisión] / Water pollution by nitrates: sanitary significance: [review]

Se realizó una revisión del reporte de contaminación del agua subterránea por nitratos, tanto en países del exterior como en el nuestro. Se hicieron señalamientos sobre el deterioro de la calidad de estas aguas y los efectos adversos que las mismas pueden tener para la salud. También se hizo referencia al origen de la contaminación de las mismas en la mayor parte de los casos. Con respecto a Cuba un informe emitido hace ya varios años por el Ministerio de Salud Pública y el entonces Instituto de Hidroeconomía, señaló las provincias de Camagüey, Las Tunas y en menor grado Cienfuegos y Holguín como las de mayor afectación en este sentido.

A review of the contamination report of underground water by nitrates was carried out, as much in other countries as in ours. Appoitments are made on the deterioration of the quality of these waters and the adverse effects that the same ones may have for health. Reference is also made to the origin of the contamination of the said waters in most of the cases. Concerning Cuba an emitted statement already several years ago for the Ministry of Public Health and the Institute of Hydroeconomy, points out Camagüey, Las Tunas and in smaller grade Cienfuegos and Holguín provinces as the most affected in this sense.

Contaminación del agua por nitratos: significación sanitaria / Water pollution by nitrates; sanitary significance

Se realizó una revisión del reporte de contaminación del agua subterránea por nitratos, tanto en países del exterior como en el nuestro. Se hicieron señalamientos sobre el deterioro de la calidad de estas aguas y los efectos adversos que las mismas pueden tener para la salud. También se hizo referencia al origen de la contaminación de las mismas en la mayor parte de los casos. Con respecto a Cuba un informe emitido hace ya varios años por el Ministerio de Salud Pública y el entonces Instituto de Hidroeconomía, señaló las provincias de Camagüey, Las Tunas y en menor grado Cienfuegos y Holguín como las de mayor afectación en este sentido (AU)

A review of the contamination report of underground water by nitrates was carried out, as much in other countries as in ours. Appoitments are made on the deterioration of the quality of these waters and the adverse effects that the same ones may have for health. Reference is also made to the origin of the contamination of the said waters in most of the cases. Concerning Cuba an emitted statement already several years ago for the Ministry of Public Health and the Institute of Hydroeconomy, points out Camagüey, Las Tunas and in smaller grade Cienfuegos and Holguín provinces as the most affected in this sense (AU)

Avaliação da qualidade das águas subterrâneas e do solo em áreas de disposição final de resíduos sólidos urbanos em municípios de pequeno porte: aterro sanitário em valas / Assessment of the quality of groundwater and soil in areas of final disposal of municipal solid waste in small cities landfills in ditches

O gerenciamento adequado dos resíduos sólidos contribui de forma inequívoca com a sustentabilidade urbana e com a saúde ambiental e humana. São conhecidas as dificuldades na destinação final adequada dos resíduos sólidos urbanos em todo o Brasil, principalmente em municípios de pequeno porte, nos quais estão 98 por cento dos 2.906 lixões existentes no país (MMA, 2011). Assim, alguns Estados vêm adotando soluções simplificadas e economicamente viáveis à realidade destes municípios. Destaca-se, no Estado de São Paulo, um programa de governo, que, desde 1999, fomentou a implantação dos denominados Aterros em Valas. Ressalta-se, porém, que estes sistemas simplificados não dispõem de todos os dispositivos de proteção ambiental utilizados em aterros sanitários convencionais, como impermeabilização e sistemas de drenagem de gases e lixiviados. Os principais critérios à utilização destes aterros estão relacionados à escolha de áreas adequadas em relação ao meio físico. Esta simplificação é questionada no meio técnico, principalmente quanto à eventual contaminação ambiental. Assim, esta pesquisa objetivou efetuar a avaliação de aterros sanitários de pequeno porte em valas, quanto ao potencial de alteração da qualidade das águas subterrâneas e do solo. Para tanto, foram selecionados três aterros em valas do Estado de São Paulo, situados nos municípios de Angatuba, Jaci e Luiz Antônio, os quais são considerados adequados, segundo o Inventário Estadual de Resíduos Sólidos (CETESB, 2011). Os resultados indicam que, para as taxas de aplicação de resíduos nessas áreas, variando de 8.000 a 15.000 t/ha, os solos locais têm sido capazes de promover a atenuação natural dos contaminantes. Não foram verificadas alterações significativas na qualidade do solo e das águas subterrâneas, corroborando, até o momento, a adequação da concepção proposta para os aterros sanitários de pequeno porte em valas. Esta tecnologia mostra-se viável como alternativa transitória, considerando-se um processo de melhoria contínua, que visa inicialmente à erradicação dos lixões. Assim, podem ser consideradas boas as perspectivas de se alcançar o objetivo da disposição final ambientalmente adequada dos resíduos sólidos gerados nos municípios de pequeno porte, por meio da utilização desses sistemas.

Estudo termogravimétrico do processo de sorção de metais pesados por resíduos sólidos orgânicos / Thermogravimetric study of the sorption process of heavy metals in organic solid waste

A poluição de uma bacia hidrográfica pode causar alterações das propriedades físicas, químicas e biológicas da massa de água, comprometendo o seu uso para o consumo humano e para outros tipos de atividades, dependendo do grau de poluição ou contaminação. Os métodos de tratamentos convencionais de efluentes contendo metais pesados produzem quantidades significativas de subprodutos com características recalcitrantes, além de serem técnicas onerosas e de reprodutibilidade baixa. A busca por soluções mais baratas e definitivas levou ao desenvolvimento de tecnologias limpas, dentre estas tecnologias destaca-se o processo de sorção que baseia-se na utilização de substâncias absorventes desses elementos químicos. Este trabalho teve como objetivo avaliar o processo de sorção de metais pesados pelos resíduos sólidos orgânicos utilizando-se das técnicas de termogravimetria. Os resultados obtidos demonstraram que os perfis das curvas da termogravimetria dos resíduos sólidos orgânicos apresentam modificações significativas nas características físicas e químicas, quando submetidas ao processo de sorção dos metais pesados.

Pollution of a hydrographic basin can cause alterations in physical, chemical and biological properties of water mass, committing its use for the human consumption and for other types of activities, depending on the contamination or pollution level. The conventional treatment methods for effluents containing heavy metals produce significant amounts of byproducts with recalcitrant characteristics; besides the techniques being onerous their reproducibility is low. The search for cheaper and definitive solutions led to the development of clean technologies, among these technologies the sorption process based on utilization of absorbent substances for these elements can be pointed out. This work has the objective of evaluating the sorption process of heavy metals by organic solid waste utilizing the thermogravimetric technique. The results obtained demonstrated that the profiles of the thermogravimetric curves of the organic solid waste presented significant modifications in the physical and chemical characteristics when submitted to the heavy metal sorption process.

A flow cell simulating a subsurface rock fracture for investigations of groundwater-derived biofilms

Laboratory scale continuous-flow-through chambers (flow cells) facilitate the observation of microbes in a controlled, fully hydrated environment, although these systems often do not simulate the environmental conditions under which microorganisms are found. We developed a flow cell that mimics a subsurface groundwater-saturated rock fracture and is amenable to confocal laser scanning microscopy while allowing for the simple removal of the attached biomass. This flow cell was used to investigate the effect of toluene, a representative contaminant for non-aqueous phase liquids, on groundwater-derived biofilms. Reduced average biofilm biomass and thickness, and diminished diversity of amplifiable 16S rRNA sequences were observed for biofilms that developed in the presence of toluene, compared to the biofilms grown in the absence of toluene. The flow cell also allowed the detection of fluorescent protein-labelled cells (AU)

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Áreas contaminadas e águas subterrâneas na unidade de gerenciamento de recursos hídricos do Alto Tietê / Contaminated areas and groundwater in the Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos do Alto Tietê

A Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos do Alto Tietê - UGRHI 6, no Estado de São Paulo, é composta por 34 municípios e abrange a parte superior do Rio Tietê, desde a sua cabeceira até a barragem do Reservatório de Pirapora, numa extensão de 133 km. Abriga quase metade da população do Estado e compreende, em seu território, grande parte da Região Metropolitana da Grande São Paulo. As águas subterrâneas na UGRHI do Alto Tietê têm problemas de rebaixamento dos níveis de água por adensamento de poços em conjunto com fontes potenciais de poluição o que pode causar contaminação dos aquíferos. Por meio de pesquisa na modalidade documental na Companhia Ambiental do Estado de São Paulo, para levantamento de dados sobre as áreas contaminadas de 2002 a 2010 e no Departamento de Águas e Energia sobre os poços outorgados cadastrados no ano de 2011, procedeu-se o mapeamento das áreas contaminadas e dos poços outorgados na UGRHI do Alto Tietê. Conclui-se que na UGRHI do Alto Tietê existe a possibilidade de riscos para a saúde pública na utilização das águas subterrâneas, principalmente no Município de São Paulo que possui o maior número de áreas contaminadas que podem influir na qualidade das águas subterrâneas obtidas por meio de perfuração de poços de abastecimentos.

Disponibilidade de metais pesados em aterro de indústria siderúrgica / Availability of heavy metals in landfill of stainless steel

O estudo efetuou o levantamento detalhado da fonte poluidora com coletas de amostras de águas superficiais, subterrâneas, efluentes e resíduos sólidos industriais, associados ao Aterro Industrial. Os resultados permitiram a compreensão do comportamento de íons de metais pesados, que, na área, está intimamente ligado aos valores dos parâmetros físico-químicos como pH e Eh. Foram encontradas altas concentrações de manganês e chumbo, principalmente nas águas subterrâneas, demonstrando grande mobilidade destes íons, indicando sua ação direta no processo poluente. Por tratar-se de área bastante contaminada, recomenda-se monitoramento sistemático dos agentes poluidores, alertando para o risco de bioacumulação na cadeia trófica.

This study was conducted by the detailed survey of the polluting source. Several samples of superficial and groundwater, effluents and industrial waste associated to the Industrial Landfill were collected. The results allowed to understand that the heavy metals behavior are strongly dependent on the physic chemical parameters as pH and Eh. High manganese and lead concentrations have been found, mainly in groundwater, demonstrating the great ions mobility, indicating theirs direct action in the pollutant process. Systematic monitoring of the polluting agents is recommended, alerting for the risk of bioaccumulation in the trophic web.

Arsénico en el Valle de Zimapán ( México) : Problemática ambiental

En el Valle de Zimapán (Hidalgo), zona semiárida se han detectado concentraciones de arsérnico en el agua subterránea y en suelos superiores a la normativa internacional. Las fuentes generadoras del contaminantes son naturales y antropogénicas. El origen geológico se asocia a minerales de arsénico en áreas de skarn provocados por intrusivos ígneos en rocas calizas. Los humos de las fundidoras que funcionaron an las áreas de Zimapán acarrearon arsénico y contaminación pozos someros. Los residuos mineros, jales, también actúan como fuentes antropogénicas. La definición de las fuentes y mecanismos de migración permiten proponer esquemas de remediación (AU)

Diversity and spatial distribution of metalreducing bacterial assemblages in groundwaters of different redox conditions

The spatial distribution and diversity of metal-reducing bacterial assemblages belonging to Geobacteraceae were studied in groundwaters with different physicochemical characteristics by means of terminal-restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) molecular fingerprinting, as applied to the 16S rRNA gene. The physicochemical conditions of these environments were unfavorable to support active-metal-reducing processes. The highest diversity of Geobacteraceae was observed in groundwater samples characterized by the highest dissolved Fe and Mn concentrations. T-RFLP analyses revealed major differences in the Geobacteraceae ribotype diversity and community composition of the groundwater samples as well as a considerable variability and spatial turnover of Geobacteraceae assemblages. Results from this work suggest that changes in the physicochemical characteristics of the aquifer deeply influence the richness and community structure of Geobacteraceae, even in those systems in which metal-reduction processes are not dominant (AU)

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Bacteria and protozoa populations in groundwater in a landfill area in São Carlos, SP

The microbial populations of groundwaters were analyzed in a region under the influence of a landfill (piezometer L12) in the town of São Carlos, São Paulo, Brazil, and in an area not influenced by the landfill (pizometer L5). Heterotrophic bacteria were counted by spread plate method and the number of protozoa was estimated by the most probable number method. There was a larger of number of organisms in well L12, with a mean value of 15.76 x 10(4)CFU/ml for bacteria and 9.7 MPN/ml for protozoa, whereas the mean values for piezometer L5 were 2.88 X 10(4) CFU/ml for bacteria and 3.4 MPN/ml for protozoa. The greater abundance detected in piezometer L12 may be related to the influence of the leachate through the landfill on the microbial populations, also demonstrated by deoxygenation and by the high conductivity values (3530 uS/cm) compared to piezometer L5 (2.47 mg/L dissolved oxygen and 42 uS/cm conductivity). The most commonly detected protozoa were amoebae and flagellates. The density of flagellate protozoa determined under microaerophilic conditions was 10 times higher than that determined under aerobic conditions

El agua subterránea como agente transmisor de protozoos intestinales / Subterranean water as agent of intestinal protozoa trasmission

Objetivo: el objetivo del presente trabajo fue establecer si había asociación entre el consumo de agua obtenida de fuentes subterráneas, sólo desinfectada con cloro, y la presencia de protozoos intestinales en una población pediátrica. Población: se estudiaron 4 grupos de niños, de 4 meses a 12 años de edad, que compartían similares condiciones socioecónomicas y sanitarias. Los grupos A (n=34), B (n=36) y C (n=45), consumían agua de red que proveniente de fuentes subterráneas, sólo tratada con cloro antes de ser distribuida. El grupo de control, D (n=34), consumía agua de fuente superficial con tratamiento de potabilización convencional completo. Material y métodos: en cada grupo se analizó el agua, desde el punto de vista fisicoquímico, bacteriológico y parasitológico y se realizaron cultivos coproparasitológicos seriados a los niños seleccionados. Se realizó, además, una encuesta a los padres. Resultados: se comprobó contaminación bacteriológica y parasitológica en algunas de las perforaciones que abastecían a los grupos de población A, B y C. Se detectaron quistes u ooquistes de protozoos en los tanques B y C. Los porcentajes de estudios coproparasitológicos positivos en los niños en cada grupo fueron: A,47 por ciento; B, 41 por ciento; C, 67 por ciento y D, 12 por ciento. Se obtuvieron diferencias significativas entre A y D (p=0.0039; OR 5.16[1.43-19.65]), B y D (p=0.012; OR 4.14[1.16-15.62]) y entre C y D (p<10 elevado -5; OR 11.60[3.35-42.88]). Según los resultados de la encuesta, los 4 grupos compartían condiciones socio-ecónomicas-sanitarias similares. Conclusiones: en las muestras estudiadas, las diferencias relativas existentes entre el grupo control y el resto de los grupos estudiados permitían inferir que existe un alto riesgo de infección con protozoos intestinales cuando se consume agua contaminada de origen subterráneo que sólo fue clorada antes de su distribución

Contaminación con plaguicidas del agua subterránea para consumo humano en Campo Grande y Cico Saltos, Rio Negro, Argentina

Se utilizó en este estudio el método GOD-S y los índices de GUS y EPA para calcular la vulnerabilidad intrínseca y específica del acuífero a la contaminación con plaguicidas, en el área de Campo Grande y Cinco Saltos, Rio Negro, Argentina. Por otra parte se contrastaron los resultados con un monitoreo de agua de consumo humano de origen subterráneo, durante el periodo productivo 2003-2004, informandose sobre los resultados obtenidos

Contaminación con plaguicidas del agua subterránea para consumo humano en Campo Grande y Cico Saltos, Rio Negro, Argentina

Se utilizó en este estudio el método GOD-S y los índices de GUS y EPA para calcular la vulnerabilidad intrínseca y específica del acuífero a la contaminación con plaguicidas, en el área de Campo Grande y Cinco Saltos, Rio Negro, Argentina. Por otra parte se contrastaron los resultados con un monitoreo de agua de consumo humano de origen subterráneo, durante el periodo productivo 2003-2004, informandose sobre los resultados obtenidos

Localización y caracterización de basurales clandestinos

Desde hace algunos años la prospección geofísica se está aplicando con notable éxito en estudios medioambientales para la localización y caracterización de vertederos clandestinos. Los autores presentan los resultados obtenidos en Cataluña, España, donde la existencia de vertederos incontrolados hace peligrar los acuíferos que abastecen la población

Contaminação das águas subterrâneas por nitrato em Presidente Prudente - SP, Brasil / Nitrate contamination in grounwater in Presidente Prudente-SP, Brazil

A pesquisa teve como objetivo delimitar zonas de contaminação das águas subterrâneas por nitrato na área urbana de Presidente Prudente-SP, Brasil, verificar a sua possível relação com a expansão da urbanização e apontar prováveis causas do fenômeno a ser caracterizado. Os trabalhos executados incluíram a consulta aos arquivos do Instituto Adolfo Lutz com referência a análises físico-químicas de águas subterrâneas, alocalização dos pontos de coleta de amostras pelo sistema de coordenadas UTM, o tratamento geoestatístico dos dados das análises por meio do Programa Surfer-Surface Mapping System, com a interpolação por Krigagem linear. Este mapeamento realça a localização da contaminação em áreas bem definidas, estando os poços contaminados em zona inscrita na área de ocupação urbana anterior ao ano de 1962. Como fontes da contaminação, a pesquisa executada distingue o vazamento de esgoto doméstico, a lixiviação de fossas e a lixiviação de depósitos variados de resíduos sólidos. Os resultados das análises evidenciam também a resina de troca iônica, cujo emprego se tem mostrado eficiente

Avaliaçäo do potencial de lixiviaçäo de pesticidas em latossolo da regiäo de Guaíra, SP / Assessing leaching potential of pesticides in oxisol from Guaíra region, state of Säo Paulo, Brazil

Os potenciais de lixiviaçäo de dezenove pesticidas nos primeiros 60 cm de latossolo da regiäo de Guaíra, Estado de Säo Paulo, foram estimados mediante fator deatenuaçäo (AF). O modelo aplicado considerou propriedades do pesticida e do solo, assim como a taxa de recarga hídrica líquida. Os pesticidas com maior potencial de lixiviaçäo foram manocrotofós>carbofuranmetalaxil>aldicarb>metolactor>metamidofós. Para todos os pesticidas estudados naquele latossolo, o tratamento da lixiviaçäo devido à volatilizaçäo foi muito pequeno quando comparado com o retardamento devido à sorçäo:Todos os pesticidas que apresentaram os mais altos potenciais delixiviaçäo foram os mais solúveis em água, com valores do coeficiente de partiçäo (Koc) iguais ou menores que 200 mL/g. Além disso, a meia-vida da maioria destes pesticidas excedeu 30 dias. Os resultados obtidos permitiram estimar que 15,2 por cento do Monocrotofós, 5,7 por cento do Carbofuran e 2,5 por cento do Metalaxil que atinge a superfície do solo ultrapassariam os primeiros 60 cm do perfil do solo, sendo que cerca de 8 mg para cada 100g de Monocrotofós aplicados na superfície do solo passariam através dos primeiros 3m. Com base nos baixos valores de AF calculdados, o potencial de lixiviaçäo dos pesticidas que tem sido usados em áreas agrícolas de Guaíra (SP) sobre latossolos apresenta-se baixo, assim como o consequente risco de contaminaçäo da água subterrânea