Oxygen uptake during mineralization of photosynthesized carbon from phytoplankton of the Barra Bonita Reservoir: a mesocosm study

This study aimed to discuss and describe the oxygen consumption during aerobic mineralization of organic products (cells and excretion products) from five unialgal cultures: Cryptomonas sp., Microcystis aeruginosa, Anabaena spiroides, Thalassiosira sp. and Aulacoseira granulata. These species were isolated from Barra Bonita reservoir (22º 29’ S and 48º 34’ W) and cultivated in the laboratory. From each culture, two decomposition chambers were prepared; each chamber contained about 130 mg.L-1 of carbon from water samples of the reservoir. The chambers were aerated and incubated in the dark at 20.0 ºC. The concentration of dissolved oxygen, pH values and electrical conductivity of the solutions were determined during a period of 10 days. The results indicated increases in oxygen consumption for all the solutions studied and also for electrical conductivity. The pH values presented a decreasing tendency throughout the experiment. Oxygen consumption varied from 43 (Aulacoseira granulata chamber) to 345 mg O2 g-1 C (Anabaena spiroides chamber). Decrease in pH values was probably due to increase in CO2 concentration from microbial respiration. Increase in electrical conductivity might be due to the liberation of ions during decomposition. The results demonstrate the potentiality of the studied genera in influencing oxygen availability followed by a die-off event. It also indicates the possibility of changing of the electrical conductivity and pH values in the water column due the aerobic algae mineralization.

Este estudo teve por objetivo descrever e discutir aspectos do consumo de oxigênio decorrente da mineralização aeróbia de células e produtos de excreção provenientes de cinco culturas de algas: Cryptomonas sp., Microcystis aeruginosa, Anabaena spiroides, Thalassiosira sp. e Aulacoseira granulata. As algas foram isoladas do reservatório de Barra Bonita (22º 29’ S e 48º 34’ W) e cultivadas em laboratório. Para cada cultura, foram preparadas duas câmaras de mineralização; cada garrafa conteve, em base de carbono, cerca de 130 mg.L-1 em amostras de água do reservatório. As câmaras foram aeradas e incubadas no escuro a 20 ºC. Durante um período de 10 dias, foram determinadas as concentrações de oxigênio dissolvido, pH e condutividade elétrica das misturas. Os resultados indicaram incrementos nos consumos de oxigênio e de condutividade elétrica e decréscimos nos valores de pH. O consumo de oxigênio variou de 43 (experimento com Aulacoseira granulata) a 345 mg O2 g-1 C (experimento com Anabaena spiroides). Os aumentos dos valores de condutividade elétrica provavelmente decorreram da liberação de íons durante a decomposição. Para o pH, a diminuição dos valores foi provavelmente resultante do incremento das concentrações de CO2 provenientes da respiração dos microrganismos. Os resultados sugeriram para a represa de Barra Bonita, a possibilidade de incremento das demandas de oxigênio em função da degradação dos gêneros selecionados. Visto que esse reservatório é eutrófico, os resultados indicam também a possibilidade de alterações da condutividade elétrica da água e do pH devido à mineralização aeróbia de algas.

Aerobic and anaerobic degradation of tannic acid on water samples from Monjolinho reservoir (São Paulo, SP, Brazil)

In order to describe the transformations of tannic acid during its degradation (under aerobic and anaerobic conditions) incubations were performed. To evaluate the oxygen consumption, the tannic acid was added to 1 L of water sample from Monjolinho's reservoir (22º00'S and 47º54'W); these solutions were aerated and the dissolved oxygen was monitored for 16 days, the anaerobic process was avoided. For the anaerobic and aerobic degradation, the dissolved organic carbon and the acid tannic concentrations were estimated on the samples days. The results were fitted to first-order kinetic model, being possible to verify that during the 16 days the oxygen uptake was 3.6 mg.L-1, the deoxygenation rate (kD)of this process was 0.39 day-1. The degradation coefficients were calculated through the decay of the tannic acid and organic carbon concentrations. In the aerobic process, the global decay coefficient (kG) was 0.36 day-1 and in the anaerobic 0.28 day-1. Overall, the obtained degradation coefficients suggest that the bacterioplankton of the Monjolinho's reservoir possess a high capacity of polyphenols degradation.

Tendo em vista descrever as transformações do ácido tânico durante sua degradação (sob condições aeróbias e anaeróbias), foram realizadas incubações. Para estimar o consumo de oxigênio, o ácido tânico foi adicionado a 1 L de amostra de água do reservatório do Monjolinho (22º00'S e 47º54'W); essas soluções foram aeradas e o oxigênio dissolvido foi monitorado durante 16 dias, sendo evitado o processo de anaerobiose. Para a degradação anaeróbia e aeróbia, as concentrações de carbono orgânico dissolvido e de ácido tânico foram periodicamente estimadas. Os resultados foram ajustados a um modelo cinético de primeira ordem, sendo possível verificar que durante os 16 dias de experimento o consumo de oxigênio foi 3,6 mg.L-1, apresentando coeficiente de desoxigenação (kD) de 0,39 dia-1. Os coeficientes de degradação foram calculados por intermédio dos decréscimos das concentrações de ácido tânico e de carbono orgânico. No processo aeróbio, o coeficiente global de decaimento (kG) foi de 0,36 dia-1 e, no anaeróbio, de 0,28 dia-1. De maneira geral, os coeficientes de degradação obtidos sugerem que o bacterioplâncton do reservatório do Monjolinho possui capacidade elevada de degradação de polifenóis.