Compreendendo as cianotoxinas: microcistina, anatoxina-A e cilindrospermopsina

Compreendendo as cianotoxinas: microcistina, anatoxina-A e cilindrospermopsina

As cianotoxinas estão entre os riscos operacionais e de saúde pública mais significativos que as concessionárias de água potável enfrentam atualmente. À medida que a proliferação de algas nocivas (HABs) aumenta em frequência e escala, as concessionárias são confrontadas com eventos de toxinas que podem surgir repentinamente, persistir por semanas e desafiar até mesmo sistemas avançados de tratamento. Compreender como as cianotoxinas funcionam, como são produzidas e como se movem pelos sistemas de água doce é essencial para o desenvolvimento de uma estratégia eficaz de gerenciamento de riscos.

Este guia fornece uma análise prática das três cianotoxinas mais críticas que afetam os reservatórios de água potável dos EUA: microcistina, anatoxina-a e cilindrospermopsina.

1. O que são cianotoxinas?

As cianotoxinas são metabólitos secundários produzidos por certas espécies de cianobactérias. Nem todas as flores são tóxicas e nem todas as espécies produzem toxinas — mas estressores ambientais, como calor, picos de nutrientes, tratamento químico e competição, podem desencadear a produção de toxinas.

As principais propriedades que os utilitários devem considerar:

• As toxinas são liberadas quando as células se rompem (lise), seja naturalmente ou a partir de sulfato de cobre, tratamentos com peróxido, mudanças rápidas de temperatura ou predação.
• Algumas toxinas persistem na água por dias ou semanas, mesmo depois de uma floração diminuir.
• Carbono ativado, oxidação e tratamento avançado pode remover toxinas — mas a eficácia varia de acordo com o composto.

Os avisos de saúde da EPA exigem concentrações permitidas extremamente baixas, o que significa que mesmo picos modestos de toxinas podem acionar notificações públicas.

2. Microcistina: a cianotoxina mais comum nos EUA

Produzido por:

Microcistis, Dolichospermum, Planctothrix, e outros.

Tipo de toxina:

Hepatotoxina (danos ao fígado)

Por que isso importa:

A microcistina é a cianotoxina mais frequentemente detectada em lagos e reservatórios dos EUA. É estável, resistente e pode permanecer na coluna d'água por muito tempo após o declínio da floração.

Características principais:

• Acabou 200 variantes (congêneres)
• Níveis extremamente baixos de aconselhamento de saúde da EPA
• Frequentemente associada a água quente, estagnada e rica em nutrientes
• Liberado em grandes quantidades quando as flores desabam repentinamente

Impactos operacionais:

• Adsorve às partículas, exigindo coagulação/floculação otimizada
• Responde bem a carbono ativado (PACOTE/SACO)
• Requer monitoramento cuidadoso durante e após o colapso da floração
• Não é destruído pela simples cloração, a menos que os tempos de contato sejam altos

Os eventos de microcistina são responsáveis pela maioria das recomendações do HAB de água potável dos EUA.

3. Anatoxina-A: uma neurotoxina de ação rápida

Produzido por:

Dolichospermum, Afanizômeno, Oscillatórios/Planktothrix cepas.

Tipo de toxina:

Neurotoxina

Por que isso importa:

Embora menos comum que a microcistina, a anatoxina-a apresenta sérios riscos devido ao rápido início de efeitos neurológicos em animais e usuários recreativos.

Características principais:

• Altamente potente, de ação rápida
• Decompõe-se mais rapidamente do que a microcistina
• Frequentemente associado a flores mais frias ou no início da temporada
• Pode ser produzido em grandes quantidades por cianobactérias bentônicas em rios

Impactos operacionais:

• Responde de forma inconsistente ao carbono ativado
• Mais facilmente oxidado do que a microcistina
• Muitas vezes requer vários locais de amostragem, especialmente em sistemas de fluxo
• Pode ocorrer mesmo quando os reservatórios parecem visualmente claros

As concessionárias devem estar especialmente vigilantes perto de zonas de recreação e entradas superficiais.

4. Cilindrospermopsina: uma ameaça persistente e emergente

Produzido por:

Cilindrospermopse (também chamado Raphidiopsis), Afanizômeno, e outros.

Tipo de toxina:

Citotoxina (afetando fígado, rins e outros órgãos)

Por que isso importa:

A cilindrospermopsina está se tornando mais comum nos reservatórios dos EUA, em parte devido ao aquecimento das águas e à migração de espécies para as latitudes do norte.

Características principais:

• Altamente solúvel em água, o que significa que se espalha pela coluna de água
• Estável e persistente — pode durar semanas
• Produzido durante o crescimento e após a ruptura celular
• Difícil de remover com o tratamento padrão
• Mais comum no Sudeste, Sudoeste e cada vez mais no Centro-Oeste

Impactos operacionais:

• Podem ser necessários processos avançados de oxidação (AOP)
• A oxidação convencional pode ser insuficiente
• Pode ignorar o tratamento se o monitoramento for pouco frequente
• Frequentemente produzido em flores de baixa visibilidade

Para concessionárias, a cilindrospermopsina exige maior vigilância e planejamento proativo.

5. Como as cianotoxinas se comportam durante o crescimento e o colapso da floração

Durante o crescimento ativo:

• As toxinas são principalmente dentro das células de cianobactérias
• Amostras de água podem mostrar altas contagens de células, mas baixos níveis de toxinas dissolvidas
• As estações de tratamento podem apresentar turbidez e carga de filtro, mas não altas toxinas dissolvidas

Durante o colapso da floração (natural ou químico):

Este é o período de maior risco para as concessionárias.

Quando as cianobactérias morrem:

• Ruptura de células (lise)
• Toxinas armazenadas inundam a coluna de água
• Os níveis de toxinas dissolvidas podem aumentar rapidamente
• A demanda por carbono aumenta drasticamente
• As concessionárias podem sofrer exceções repentinas das recomendações de saúde

Tratamentos químicos, como sulfato de cobre e peróxidos, podem acelerar a ruptura celular, tornando o tempo crítico.

6. Estratégias de monitoramento para concessionárias

Programas de monitoramento eficazes combinam:

Indicadores de campo

• Fluorômetros (ficocianina/clorofila-a)
• Profundidade seca
• Presença de escória na superfície

Testes de laboratório

• Identificação e enumeração de células
• Ensaios de toxina ELISA
• Confirmação LC-MS/MS (para relatórios regulatórios)

Monitoramento espacial

• Zonas de entrada
• Áreas de acumulação costeira
• Barragens dianteiras
• Perfis de meio lago

As toxinas geralmente aparecem em pontos de acesso localizados, o que significa que a amostragem de ponto único pode perder eventos críticos.

7. Considerações sobre o tratamento de cada toxina

Microcistina

• PAC/GAC altamente eficaz
• Oxidação com ozônio, cloro ou permanganato (é necessária uma tomografia computadorizada adequada)
• Evite o colapso repentino da floração

Anatoxina-A

• Eficaz na oxidação (cloro, ozônio)
• A eficácia do PAC varia — recomenda-se testar o frasco
• Monitore fontes bentônicas e pelágicas

Cilindrospermopsina

• Melhor removido via AOP (UV/peróxido ou ozônio)
• Altamente solúvel — requer monitoramento da fase dissolvida
• Variável de eficácia do PAC/GAC

As concessionárias geralmente se beneficiam de várias barreiras de tratamento paralelas.

8. Conclusões para gerentes de água

• Microcistina, anatoxina-a e cilindrospermopsina representam os riscos da cianotoxina mais significativos para os fornecedores de água potável.
• Cada toxina tem desafios únicos de comportamento, persistência e tratamento.
• Os picos de toxinas ocorrem com mais frequência durante o colapso repentino da floração.
• O gerenciamento eficaz exige monitoramento contínuo, planejamento pré-florescimento, e estratégias de tratamento multibarreira.
• À medida que os HABs se intensificam em todo o país, as concessionárias devem esperar demandas operacionais mais frequentes relacionadas a toxinas.

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