Lezione 1 - Microbiologia e Depurazione Delle Acque

Corso di Alta Formazionein

Esperto in trattamenti delle acque reflue finalizzati al loro riutilizzo irriguo

PON 01_01480 INTERRA

Bari, 7 gennaio 2013

Microbiologia e depurazione delle acque

MICROBIOLOGIA

E

DEPURAZIONE DELLE ACQUE

Dr. Antonio LonigroDipartimento di Scienze Agro‐Ambientali e Territoriali

Università degli Studi di Bari

La Microbiologia è la scienza che studia i

più piccoli organismi viventi:

i microbi

(dal greco micros piccolo e bios vita)

Premessa

La microbiologia, nel trattamento delle acque di scarico, è uno degli argomenti più trascurati dalla maggioranza

degli addetti ai lavori

Gli operatori, infatti, raramente considerano i microrganismi come i principali agenti della depurazione; finora si è creduto che bastasse aerare l’acqua inquinata

per un certo periodo di tempo perché questa, spontaneamente, tornasse pulita e limpida come quella

piovana

Per questa credenza ed allo scopo di avere dati codificabili per la progettazione al computer, è stato

inventato «l’abitante equivalente» come unità di misura dell’inquinamento

Premessa

Così, che i liquami provengano da un’attività zootecnica, industriale o civile, per i progettisti, è insignificante,

poiché le basi di progettazione sono disponibili senza la necessità di una specifica ricerca di laboratorio

Quando poi il processo depurativo non funziona, sono in pochi quelli che addebitano al metabolismo dei microrganismi il problema e, di conseguenza,

difficilmente questo viene risolto.

Così quando non si raggiungono i risultati attesi, il progettista accusa l’operatore di non saper condurre correttamente l’impianto di depurazione ed il gestore

afferma invece che ciò è il risultato di una cattiva progettazione

Premessa

La diatriba spesso continua, finché entrambi i contendenti si mettono d’accordo che la risoluzione del problema sta nell’ampliamento dell’impianto; il risultato finale è che

moltissimi impianti soffrono di sovradimensionamento e continuano a fornire risultati depurativi mediocri.

Allora che cosa si può fare per rendere efficienti gli impianti di depurazione che non lo sono?

Attingendo dall’esperienza di chi ha affrontato il problema prima di noi, come statunitensi e giapponesi, si deve

approfondire l’aspetto microbiologico in modo da colmare gravi lacune e superare gli atteggiamenti negativi che

ingegneri ed operatori hanno nei confronti della microbiologia

Premessa

Infatti dalla presenza e dal comportamento di certimicrorganismi, è possibile vedere o prevedere problemiinsorgenti o l’assoluta normalità nel processo depurativo.

La collaborazione tra gli addetti ai lavori, ognuno deiquali con la sua specificità, oltre a portare un notevolevantaggio alla progettazione ed una correttainterpretazione delle varianti gestionali, fornirà inaggiunta ai normali controlli analitici, l’esamemicroscopico dei fanghi attivi come verifica delprocesso biologico in tempo reale

Se ciò dovesse avverarsi, nonostante ci si trovi in unperiodo caratterizzato da diversi disastri ecologici,potremo affermare di aver contribuito a migliorarel’ambiente

La degradazione della sostanza organica avviene, da sempre in natura adopera dei microrganismi, i quali la elaborano in condizioni di aerobiosi o dianaerobiosi a seconda della presenza o meno dell’ossigeno

Nella degradazione aerobica i microrganismi utilizzano parte del substratoorganico (processo di respirazione, o catabolismo) per produrre anidridecarbonica, acqua e una quantità di energia con cui promuovere il loroaccrescimento e la riproduzione ( metabolismo di sintesi o anabolismo);quest’ultima reazione permette la trasformazione della sostanza organicain fango attivo.

Nella degradazione anaerobica l’energia prodotta e notevolmente inferire,per cui anche la sintesi di nuove cellule sarà limitata.

Inoltre, mentre nella degradazione aerobica i prodotti finali sono innocui einodori, alcuni dei prodotti del metabolismo anaerobico sono nocivi emaleodoranti (acido solfidrico, ammoniaca, ecc).

Premessa

Da queste considerazioni si comprendecome sia preferibile, specialmentequando il grado di inquinamento èlimitato, realizzare impianti didepurazione aerobici, capaci dibiodegradare le sostanze organicheinquinanti, in tempi relativamente brevied in spazi ridotti

Premessa

I microrganismi protagonisti della depurazione delle acque

Nei processi aerobici i batteri «saprofiti» sono i microrganismi più importanti,perché responsabili della decomposizione della sostanza organica e della suatrasformazione in nuove cellule che vanno ad arricchire il fango attivo.

Insieme ai batteri si ritrovano anche i Funghi, le Alghe, i Protozoi ed alcuniMetazoi come Rotiferi e Nematodi.

Titti questi microrganismi, pur avendo un ruolo minore nel processo depurativo,sono importanti per il mantenimento dell’equilibrio delle varie specie dellacatena alimentare, attraverso le reazioni di predazione o di mutualismo.

Per meglio comprendere i fenomeni legati alla depurazione, analizziamo diquesti microrganismi alcune caratteristiche

Gerarchia Tassonomica

The Three‐Domain System

Batteri

Cocchi, cellule di forma sferica,che si possono presentareaccoppiate (diplococchi), riunitein ammassi (stafilococchi) o in filio catenelle (streptococchi), ingruppi di quattro (tetradi) o informa cubica (sarcine).

Sono microrganismi unicellulari di dimensioni oscillanti da 0,1 a pochi micron ed in base alla loro morfologia possono essere distinti in:

Batteri

Streptococchi, agenti di malattie quali: faringite, scarlattina, febbre reumatica ecc.

Batteri

Batteri

Bacilli, cellule di forma cilindricao bastoncellare, che possonotrovarsi isolati, accoppiati(diplobacilli) o riuniti in cordoni(streptobacilli)


Batteri

Bacilli

Enterobacteriaceae: Escherichia coli, Salmonella, Shigella, Yersinia pestisLegionella pneumophilaeHaemophilus influenzaeClostridium tetani, Clostridium botulinum e Clostridium perfrigensBacillus anthracis

Batteri

Escherichia coli

Batteri

Vibrioni o Spirilli,, cellule a formadi bastoncino ricurvo o a spirale


Batteri

Vibrio cholerae

Batteri

Leptospira

Causa la leptospirosi, malattia trasmessa attraverso sangue ed urine di roditoriinfetti. La Leptospira di solito penetra per via cutanea o attraverso le mucose.

Batteri

Spirochete

Treponema pallidum = responsabile della sifilide

Batteri

Alcune cellule batteriche sono avvolte da uno strato polisaccaridico divario spessore; quando questo strato è particolarmente voluminoso prendeil nome di «capsula».

Questa formazione mucosa, che serve a proteggere la cellula batterica dacondizioni ambientali sfavorevoli e a farla aderire ad altre cellule,favorendo la bioflocculazione, ricopre la membrana cellulare attraverso laquale avviene il passaggio del substrato alimentare.

La cellula batterica o procariota (dal greco “nucleo primordiale”)

Batteri

Per esplicare la loro attività, i batteri richiedono adatte condizioni

ambientali; se queste mancano, sono capaci di sopravvivere in uno stato

di quiescenza fino a quando non si ripresenti una situazione favorevole.

Quasi tutti i batteri coinvolti nella depurazione, ad eccezione dei

fotosintetici o dei chemiosintetici (autotrofi), per nutrirsi hanno

bisogno di sostanza organica preformata da altri organismi (eterotrofi);

se poi questa sostanza organica proviene da organismi morti o da

materiale non vivente, i batteri vengono denominati «saprofiti».

Questi batteri secernono degli enzimi in grado di demolire sostanze

complesse, trasformandole in sostanze più semplici che possono essere

assorbite attraverso la parete cellulare

Batteri

Solo una piccola parte dei batteri è «autotrofa» e utilizza anidridecarbonica ed altri composti inorganici per sintetizzare altra sostanzaorganica.

Tra questi i più noti sono i «chemiosintetici» ed i «fotosintetici» cheutilizzano rispettivamente i composti inorganici e la luce come fonte dienergia; i più noti rappresentanti di queste categorie sono:

i ferrobatteri;

i solfobateri;

i nitrobatteri;

i nitrosobatteri

Batteri

I batteri, nei confronti della respirazione si dividono in:

aerobi obbligati;

anaerobi obbligati;

anaerobi facoltativi;

aerobi facoltativi

Gli aerobi obbligati nella respirazione riducono le molecole organiche inanidride carbonica ed acqua, ma necessitano di ossigeno.

Gli anaerobi obbligati portano alla produzione di cataboliti quali anidridecarbonica, acqua, metano ammoniaca e acido solfidrico purchè siano inassenza di ossigeno.

Gli anaerobi facoltativi sono batteri che possono vivere per poco in assenzadi ossigeno; meno comuni sono i batteri aerobi facoltativi che sononormalmente anaerobi ma riescono a mantenersi attivi anche in presenza diossigeno

Batteri

Morfologia batterica, struttura

e sintesi della parete cellulare

Batteri

Principali caratteristiche dei procariotied eucarioti

da P.R. Murray, K.S. Rosenthal, G.S. Kobayashi, M.A. PfallerMicrobiologiaEDISES

Batteri

La cellula battericaAlcune cellule sono immobili, altre sono dotate diciglia o flagelli, che con i loro movimenti,permettono lo spostamento nei mezzi in cui sonocontenute. I batteri, presentano anche un altrotipo di movimento, dovuto agli urti con le altreparticelle disperse nel mezzo, detto «motobrowniano»

Batteri

Differenze tra

procarioti

ed eucarioti

Batteri

Gram positivi

Gram negativi

Batteri

Batteri gram positivi e gram negativi

Batteri

Colorazione di Gram

Batteri

Nella comprensione dei fenomeni legati alla depurazione biologica delle acque, assumono importanza capitale la morfologia batterica e

l’evoluzione delle reazioni biochimiche che avvengono nel passaggio da una fase di crescita all’altra.

Come abbiamo già visto ogni cellula è circondata da una parete cellulare che a sua volta è rivestita, esternamente da uno strato

mucillaginoso.

Le cellule batteriche, al momento della riproduzione, che avviene per scissione, sono avvolte da uno strato mucillaginoso che è al suo

massimo ispessimento.

Il polissacaride che costituisce lo strato mucillaginoso, è il maggior responsabile della flocculazione batterica e del processo di

aggregazione.

Batteri

BIOFILM Complessa struttura formata da una matrice di

materiale capsulare contenente numerosi batteri che

possono colonizzare ed invadere superfici assai ampie

Batteri

Un biofilm è una comunità strutturata di cellule batteriche racchiuse in una matrice polimerica autoprodotta ed adesa ad

una superficie inerte o vivente.

……..può proteggere i batteri da enzimi nocivi, da cambiamenti di pH.

...... può funzionare da adesivo, consentendo al batterio di aderire alle cellule ospiti e alle superfici ambientali, colonizzando e resistendo al

lavaggio.

...... può contribuire alla virulenza, proteggendo il batterio contro l'attacco del complemento, la fagocitosi e gli antibiotici.

Batteri

La crescita batterica e le sue fasi

Le reazioni di bioconversione della sostanza organica espressa come BOD5, possono essere così rappresentate:

BOD5 + O2 + Microrganismi Microrganismi + CO2 + H2O + Energia

Con il passar del tempo, e in accordo con la reazione sopra descritta, ilnumero di batteri aumenta mentre la concentrazione del BOD5 diminuisce.

Questi fenomeni vengono rappresentati graficamente nel diagramma incui è evidenziato l’andamento del numero dei batteri nel tempo; la curva ètracciata in termini logaritmici del numero di cellule microbiche.

Batteri

Fase di latenza, lag: le cellule aumentano di volume ma non di numero: i batteri siadattano al nuovo ambiente.

Fase esponenziale o logaritmica, log: i batteri si moltiplicano con un tempo diduplicazione che dipende dal ceppo e dall’ambiente, ma comunque con una velocità dicrescita massima.

Fase stazionaria, stat: i batteri smettono di crescere per la mancanza di metabolitie l’accumulo di sostanze tossiche, di fatto la velocità è prossima a zero.

Fase di morte cellulare, death: la fase di declino o morte cellulare è una funzioneesponenziale e si manifesta come riduzione lineare del numero di cellule vitale neltempo. Il tasso di mortalità aumenta fino a raggiungere un livello costante.

Batteri

TEMPO DI DUPLICAZIONE DEI BATTERI

• Escherichia coli (in condizione di coltura ottimali) 20-30 min

• Escherichia coli (nell’intestino umano) 12 ore

• Mycobacterium tuberculosis 18 ore

• Treponema pallidum 33 ore

Batteri

Nt = No x 2n

Dove:(Nt): numero di batteri in una popolazione ad un determinato tempo(No): numero di cellule batteriche in una popolazione(n) :numero di divisioni a cui i batteri sono sottoposti durante il tempo

fissato

Per esempio: Escherichia coli, in condizioni ottimali, ha un tempo di duplicazione di20 minuti. Se partiamo con soli 10 E. coli (No = 10) e consideriamo unacrescita per 12 ore (n = 36; perché si dividono 3 volte in un'ora e 36volte in 12 ore), quindi sostituendo i numeri nella formula, il numerototale di batteri formati dopo 12 ore (Nt) è pari a:

10 x 236 = Nt = 687.194.767.360 E. coli

Batteri

Il ruolo dei fattori ecologici nella crescita

Per fattori ecologici intendiamo ogni elemento dell’ambiente capace diinfluenzare il metabolismo dei microrganismi in almeno una fase della lorovita. Così oltre alla variabilità quali-quantitativa del carico organicoinquinante, vanno considerati tra i fattori ecologici i parametri:

temperatura, pH, ossigeno disciolto, concentrazione di fanghi attivi, frazione organica, ricircolo dei fanghi, sostanze nutritive e tossiche

Data l’impossibilità di rispettare una costanza in tutte le variabili citate,ogni impianto di depurazione sarà caratterizzato da una sua specificabiomassa, che condizionerà il rendimento depurativo e i problemiconseguenti ( produzione di fanghi di supero, consumo di energia ecc.).

Questo fenomeno dimostra, inoltre, che impianti dalle stesse specificheprogettuali, operanti su liquami della stessa natura, possono fornireproblematiche gestionali alquanto diverse.

Batteri


TEMPERATURA

Psicrofili 15-20°C

Mesofili 20-45°C

Termofili 45-60°C

Indicativamente i 25°C rappresentano la temperatura ideale per lagestione di un impianto a fanghi attivi, anche se l’attività biologica persistecon rendimenti diversi tra 4 e 40°C

E’ importantissimo ricordare però che più del valore in sè è fondamentalenon avere brusche variazioni; nel caso ciò avvenisse è necessario realizzareuna vasca di equalizzazione

Batteri


pH

Il valore ottimale del pH è compreso tra 6,5 e 7,5

Alcuni batteri preferiscono il pH alcalino, altri preferiscono il pHfortemente acido

Il valore del pH influenza le reazioni enzimatiche, ha effetto selettivo suimicrorganismi: in campo sub-acido i funghi competono con i batteri epredominano su di essi a valori di pH 5,5 - 6

Inoltre valori inferiori a 5 o superiori a 9,5 denaturano le proteine esapendo che le cellule batteriche hanno composizione prevalentementeproteica è facile intuire che questi valori di pH ne determinano la morte.

Batteri


Ossigeno disciolto

Quando la concentrazione di ossigeno disciolto nella miscela acqua-fangoattivo è superiore a 0,5 ppm, la velocità di respirazione batterica avvieneregolarmente, indipendentemente dal valore che raggiunge.

Solo per le reazioni di nitrificazione è fondamentale avere livelli di ossigenodisciolto superiori a 1,5 ppm

Alti livelli di ossigeno (4 - 7 ppm) indicano solo uno spreco e incidono sui costidi gestione.

Se il processo opera a concentrazioni di ossigeno più basse di 0,5 ppm, ilfango può subire modificazioni morfologiche tali da richiedere una riduzionedel carico organico per ottenere lo stesso livello depurativo

Batteri


Concentrazione della biomassa

La concentrazione della biomassa deve essere proporzionale allaconcentrazione del BOD5 da biodegradare, ai tempi di ritenzione in vasca, allavarietà microbica presente, alla temperatura, alla quantità di ossigenodisciolto, ecc.

Di solito nel processo a fanghi attivi il valore consigliabile di biomassa invasca varia da 2 a 3,5 g/l.

In impianti tradizionali, alti quantitativi di fango ostacolano lasedimentazione e abbassano il livello di ossigeno disciolto.

Un fango povero di solidi sospesi, è al contrario poco efficace ai fini dellabiodegradabilità per ridotta capacità di bioflocculare e di adsorbire.

Batteri


Frazione organica

E’ opportuno mantenere la percentuale di componenti organici nella biomassa,la cosiddetta frazione volatile, su valori compresi tra il 70 e l’80% dei solidisospesi.

Tenori superiori sono conseguenza di un eccessivo carico organico, mentrevalori inferiori indicano fenomeni di mineralizzazione a seguito di ossidazionespinta.

Sedimentabilità e Indice del fango o SVI

Un fango capace di svolgere un’efficace azione depuratrice sedimentarapidamente. Il grado di sedimentabilità di determina introducendo in uncono Imhoff la miscela acqua/fango e rilevando dopo 30 minuti il volume difango depositato. Il valore è soddisfacente se si attesta tra 50 e 150 ml/g (ilvalore SVI (Sludge Volume Index) rappresenta il volume di un grammo dibiomassa).Un aumento dell’indice può essere attribuibile a scarsa aerazione, unadiminuzione invece ad eccessiva mineralizzazione delle colonie batteriche.


Sostanze nutritive

Per favorire la crescita e lo sviluppo dei microrganismi è necessario che illiquame da trattare contenga opportune quantità di elementi nutritivi, azotoe fosforo in particolare; di solito occorre rispettare le seguenti proporzioniin peso tra BOD5:N:P di 100:5:1La carenza di elementi nutritivi determina il cosiddetto rigonfiamento delfango; un eccesso invece, determina il ben noto problema dell’eutrofizzazionealgale nei corsi d’acqua.

Sostanze tossiche

L’attività della microflora e della microfauna aerobica può essere inibita dallapresenza di alcune sostanze minerali ed organiche presenti negli scarichiindustriali.Particolarmente nocivi risultano essere i sali di metalli pesanti; cadmio,mercurio, rame, nichel, zinco e cromo in genere influiscono negativamente suiprocessi aerobici già a concentrazioni di qualche frazione di mg/L.Anche sostanze organiche quali: fenoli, formaldeide, insetticidi ed erbicidiesercitano azioni tossiche sui batteri.


Pressione osmotica

I microrganismi replicano generalmente meglio in un terreno conconcentrazione osmotica più bassa della propria, in quanto questa condizionepermette la penetrazione dell’acqua all’interno della cellula.

La pressione osmotica del terreno può essere modificata in base allaconcentrazione di cloruro di sodio o di glucosio

FUNGHI

EUCARIOTIFORNITI DI PARETEUBIQUITARIIMMOBILICHEMIOSINTETICIETEROTROFIPRIVI DI CLOROFILLAUNICELLULARI (LIEVITI)PLURICELLULARI (MUFFE)RIPRODUZIONE• SESSUATA• ASESSUATA• PARASESSUATAAEROBI O ANAEROBI FACOLTATIVI

Saccaromiceti

Funghi

Il genere Penicillium è molto diffuso in natura, è caratterizzato dalla produzionedi conidiospore piccole, asciutte, unicellulari e disperse per via aerea. Esse sonoformate da fialidi riunite in una sorta di pennellino all’estremità di conidioforiaerei. Sono responsabili delle muffe blu e verdi di molti prodotti vegetali(marciumi molli). Sono essenzialmente funghi saprofiti ma alcune specie sonomolto efficaci nel colonizzare frutti e ortaggi. Alcune di queste specie possonoanche essere utili all’uomo nella produzione di alimenti e antibiotici (penicillina)

Fusarium è un noto parassita delle piante

Aspergillus produce un gran numero di spore piccole, asciutte, unicellulari, disperseper via aerea. Esse sono però formate da fialidi disposte sulla superficie di unadilatazione che si forma all’apice dell’ifa conidiofora.

STRUTTURA DELLA CELLULA FUNGINA

Il nucleo contiene cromosomi multipli ed è delimitato da una membrana

All’interno del nucleo è contenuto il nucleolo, ricco di RNA

Sono presenti tutte le strutture citoplasmatiche proprie delle cellule animali

Caratteristica è la presenza di una membrana nucleare che, durante il ciclo mitotico, permane dall’inizio alla fine della

metafase, a differenza delle cellule animali e vegetali dove si dissolve e si riforma dopo la segregazione dei cromosomi al

loro centromeri

Funghi


Il citoplasma è racchiuso da una membrana chiamataplasmalemma, costituita da glicoproteine, fosfolipidied ergosterolo

La cellula fungina può essere rivestita da unacapsula, variamente ispessita, formata da strutturedi natura muco-polisaccaridica

Funghi


Funghi

DIMORFISMOFORMA A LIEVITO: la forma parassitaria tissutale (in vivo)

(Y) a 37°C in terreno arricchito (in vitro)

FUNGHI DIMORFI

FORMA A MUFFA: forma saprofitica (in vivo),(M) a 25°C in terreno normale (in vitro).

Funghi

DIMORFISMO

E’ regolato principalmente dalla temperatura e dalle caratteristichenutrizionali

E’ in genere reversibile anche se, essendo correlato alle fasi del ciclocellulare, non sempre può prontamente rispondere al cambiamentodelle condizioni ambientali

Si indica con la simbologia Y↔M

Funghi

DIMORFISMO

E’ il passaggio dalla forma a lievito (Y), tipica della fase di parassitismo

nell’uomo e nell’animale, alla forma a muffa o miceliale (M) che viene assunta

nell’ambiente esterno in risposta a modificazioni:

• di temperatura

• nutritive

• di pressione di CO2

• dei potenziali di ossido-riduzione

La forma miceliale comporta la disseminazione degli elementi riproduttori

ed è una risposta a condizioni sfavorevoli

La forma lievitiforme viene invece favorita da terreno ricco

Funghi

CARATTERISTICHE DEI MICETI

Le dimensioni della cellula fungina sono maggiori di quelledella cellula batterica ma minori, di norma, di quelle dellecellule animali

LIEVITI MUFFE(diametro 4-6μ ) (diametro dell’ifa superiore a 1μ)

Funghi

CARATTERISTICHE DEI MICETI

VELOCITA' DI CRESCITA

LIEVITI MUFFE(tempo di duplicazione) (1,67-100μ/min)

da 1h a 24-48h

MORFOLOGIA DELLE COLONIE

LIEVITI MUFFE Cremose Cotonose/Polverose

Funghi

METABOLISMO

I miceti sono:

• aerobi facoltativi o obbligati

• anaerobi facoltativi

• mai anaerobi obbligati

Funghi

METABOLISMO

II miceti sono organismi eterotrofi chemiosintetici, cioè

richiedono sostanza organica come fonte di energia.

I miceti metabolizzano i composti carboniosi con variabili

gradi di efficienza, indice di differenti proprietà enzimatiche,

mediate geneticamente, che vengono utilizzate come criterio

di identificazione.

Funghi

ECOLOGIA

Geofili – saprofiti* a spese di sostanze inanimate

Zoofili - parassiti o commensali di animali

Antropofili – parassiti o commensali esclusivi dell’uomo

* Saprofita = microrganismo che vive di sostanza organica

Funghi

RIPRODUZIONE NEI MICETI

SPORE sono le strutture deputate alla riproduzione sessuata

CONIDI quelle deputate alla riproduzione asessuata

La spora è necessariamente aploide

Il conidio invece sarà identico alla fase di derivazione e cioè:se proviene da una cellula aploidediploide se proviene da una cellula diploide .

Funghi

AlgheEucarioti che possono presentarsi sotto forma unicellulare, coloniale o filamentosa.

Alghe

Alghe unicellulari

Alghe

Alghe

• Acquatiche o terrestri• Caratteristiche più simili alle piante• Fotosintetiche• Grande varietà di tipi, ma tutti

contenenti clorofilla• Caratteristiche simili ad alcuni animali

(fagocitosi di altri organismi)

Alghe

Due esemplari del genere Dinophysis al microscopioelettronico, alghe marine unicellulari capaci di produrretossine molto potenti.

Diatomee ingrandite a 1000 x

ProtozoiSono microrganismi di dimensioni variabili

da 0,03 a 100 micron

Solitamente sono costituiti da singole cellule eucariotiche, ma possono formare

aggregati coloniali

Organismi acquatici con caratteristiche similiagli animali

Protozoi

Cryptosporidium

In genere i protozoi presentano forme ben definite [eccettuate le amebe ealcune specie di Rizopodi], con diverse simmetrie (sferica, raggiata, bilaterale).Sono microscopici, anche se alcune forme possono raggiungere il millimetro dilunghezza, e i Foraminiferi possono essere anche di qualche centimetro didiametro. Organi caratteristici dei protozoi sono i vacuoli alimentari (deputatialla digestione) e i vacuoli pulsanti (deputati alla escrezione).

Si riproducono agamicamente, per scissione (semplice o multipla) e pergemmazione, o sessualmente. La riproduzione agamica avviene quando la cellula,per mitosi, si divide in due;a) divisione multipla o schizogonia, quando la divisione del corpo cellulare

avviene solo dopo che il nucleo si è diviso varie volte, da una cellula madre sipossono ottenere 12-24 cellule figlie (plasmodio della malaria)

b) per gemmazione.

La riproduzione sessuale si ha per fusione di un microgamete (maschile, mobile,piccolo) con un macrogamete (femminile, fisso, grande) e formazione di unozigote. Non è rara l'isogamia (gameti uguali). Un peculiare metodo diriproduzione sessuale (coniugazione) si riscontra nei protozoi ciliati. Di norma lariproduzione sessuale si alterna a quella agamica (metagenesi).

Protozoi

Bursaria sp.

Vorticella sp.

Amoeba sp.

Acanthocystis turfacea

Giardia lamblia Globulo rosso infestato da plasmodium malarie

Protozoi

Ingeriscono sostanza organica per nutrirsi

Molti sono parassiti umani.

La maggior parte di essi è mobile.

Protozoi

Giardia

MetazoiSono animali pluricellulari, in cui si evidenziano tessuti ed organispecializzati alle attività vitali

Sono eterotrofi e nello sviluppo passano da uno stato larvale primadi diventare adulti

Tra i più frequenti metazoi, riscontrabili negli impianti didepurazione troviamo:

Rotiferi e Nematodi

Rotiferi bdelloidei

Metazoi

Rotiferi

Hanno dimensioni che variano da 200 a 500 micron

Il loro corpo presenta una grande varietà di forme, di solito presentano un tronco e un piede

Sono noti come animali resuscitanti, infatti alcuni di essi possono resistere a lungo nella forma disidratata e riprendere le loro attività vitali non appena posti in acqua

Si nutrono di batteri e di protozoi

Metazoi

Brachionus plicatilis (130 - 340 micron)

Rotifero Philodyna

Nematodi

Hanno organizzazione morfologica di livello poco superiore ai Rotiferi

Hanno dimensioni varie, ma quelli che interessano noi sono sotto il millimetro

Si presentano, di solito, più o meno allungati ed assottigliati alle due estremità

Si riproducono sessualmente

Accanto a forme predatrici di batteri e di protozoi si trovano forme saprofiteche si nutrono di materia organica in decomposizione; la tendenza deiNematodi al saprotifismo, spiega la facilità con cui un gran numero di lororappresentanti è parassita

Metazoi

Metazoi

Metazoi

Uovo e larva di nematode

Metazoi

Coppia di nematodi al microscopio elettronico

Metazoi

Tutto ciò che abbiamo visto finora porta alla definizionedella catena alimentare negli impianti di depurazione

La catena alimentare rappresenta l’insieme delletrasformazioni che subisce la sostanza organica quandopassa a gruppi successivi di organismi

Le principali catene alimentari sono:

La catena dei predatori (vegetali-microbi-animali)La catena dei parassiti(dai più grossi ai più piccoli)La catena dei saprofiti (da S.O. morta a microrganismi)

L’esistenza di queste interdipendenze alimentari fa sì chetra le specie non ci siano alcune che aumentanoindefinitamente di numero su altre e si stabilisce così unequilibrio biologico tra organismi presenti nello stessoambiente

La catena biologica in un impianto di depurazione puòessere così rappresentata:

BOD5

Zooflagellati

Batteri

Protozoi I

Protozoi III

Metazoi

Protozoi II

Protozoi IV

Grazie per l’attenzione

Lezione 1 - Microbiologia e Depurazione Delle Acque

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