Gestão proativa de cianotoxinas: avaliação da biodiversidade de cianobactérias nos reservatórios destinados ao abastecimento público e proposta de seleção de bioindicadores
| Ano de defesa: | 2024 |
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Resumo: | In the semi-arid region of Ceará, the abundance of potentially toxic cyanobacteria makes the information generated by routine monitoring from sanitation companies insufficient for proactive management of critical toxin events. Given this limitation, the present study aimed to test the hypothesis that the use of bioindicators, based on toxin risk likelihood, is more appropriate than traditional monitoring to support early decision-making by managers in response to the risk of increasing toxin levels in raw water. This approach has not been widely explored in the literature to date. To test this hypothesis, a systematic review of 1,549 articles was conducted, analyzing regular monitoring data structured similarly to that of sanitation companies, in order to ident practices that could complement routine monitoring. Additionally, the performance of generalized linear models was evaluated for modeling biological data in field experiments, which, like routine monitoring, have limitations such as few observations, high dispersion, and heteroscedasticity. A biodiversity study of 82 water supply reservoirs was also conducted to understand their specific characteristics and select toxin alert bioindicators more accurately. It was observed that the process of biotic homogenization, present in all studied reservoirs, favored the dominance of potentially toxic cyanobacteria. However, despite high cellular densities, a low frequency of critical toxin events was observed. This allowed for the identification of bioindicators associated with both an increase and a decrease in the likelihood of critical events in only half of the reservoirs where such events occurred. Therefore, by utilizing the existing infrastructure of sanitation companies, it was possible to develop a complementary management tool that allows for a shift from reactive monitoring to a more proactive approach. |
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Souza, Allan Clemente deSantos, Allan AmorimCapelo Neto, José2025-02-08T18:08:09Z2025-02-08T18:08:09Z2024SOUZA, Allan Clemente de. Gestão proativa de cianotoxinas: avaliação da biodiversidade de cianobactérias nos reservatórios destinados ao abastecimento público e proposta de seleção de bioindicadores. 2024. 379 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil - Saneamento Ambiental) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79682In the semi-arid region of Ceará, the abundance of potentially toxic cyanobacteria makes the information generated by routine monitoring from sanitation companies insufficient for proactive management of critical toxin events. Given this limitation, the present study aimed to test the hypothesis that the use of bioindicators, based on toxin risk likelihood, is more appropriate than traditional monitoring to support early decision-making by managers in response to the risk of increasing toxin levels in raw water. This approach has not been widely explored in the literature to date. To test this hypothesis, a systematic review of 1,549 articles was conducted, analyzing regular monitoring data structured similarly to that of sanitation companies, in order to ident practices that could complement routine monitoring. Additionally, the performance of generalized linear models was evaluated for modeling biological data in field experiments, which, like routine monitoring, have limitations such as few observations, high dispersion, and heteroscedasticity. A biodiversity study of 82 water supply reservoirs was also conducted to understand their specific characteristics and select toxin alert bioindicators more accurately. It was observed that the process of biotic homogenization, present in all studied reservoirs, favored the dominance of potentially toxic cyanobacteria. However, despite high cellular densities, a low frequency of critical toxin events was observed. This allowed for the identification of bioindicators associated with both an increase and a decrease in the likelihood of critical events in only half of the reservoirs where such events occurred. Therefore, by utilizing the existing infrastructure of sanitation companies, it was possible to develop a complementary management tool that allows for a shift from reactive monitoring to a more proactive approach.No semiárido cearense, a presença ou a elevada quantidade de cianobactérias potencialmente tóxicas tornam as informações geradas pelo monitoramento de rotina das companhias de saneamento insuficientes para uma gestão antecipada de eventos críticos de toxinas. Diante dessa limitação, o presente estudo teve como objetivo testar a hipótese de que o uso de bioindicadores, baseados nas chances de risco de toxinas, é mais adequado que o monitoramento tradicional para subsidiar a tomada de decisão antecipada dos gestores diante do risco de elevação de toxinas na água bruta. Esta abordagem, até o momento, não foi amplamente explorada na literatura. Para testar essa hipótese, foi realizada uma revisão sistematizada de 1549 artigos que utilizaram dados de monitoramento regular, com uma estrutura similar à das companhias de saneamento, a fim de identificar práticas que possam complementar o monitoramento de rotina. Além disso, foi avaliada a performance de modelos lineares generalizados na modelagem de dados biológicos em experimentos de campo, que, assim como o monitoramento de rotina, apresentam limitações como poucas observações, alta dispersão e heterocedasticidade. Também foi realizada uma investigação sobre a biodiversidade dos 82 açudes de abastecimento humano, com o objetivo de compreender suas particularidades e selecionar bioindicadores de alerta de toxinas com maior precisão. Foi observado que o processo de homogeneização biótica, presente em todos os reservatórios estudados, favoreceu a dominância de cianobactérias potencialmente tóxicas. Entretanto, apesar das densidades celulares elevadas, foi observada uma baixa frequência de eventos críticos de toxinas. Isso possibilitou a identificação de bioindicadores relacionados tanto ao aumento quanto à redução das chances de eventos críticos em apenas metade dos reservatórios onde tais eventos ocorreram. Portanto, utilizando a infraestrutura já existente nas companhias de saneamento, foi possível desenvolver uma ferramenta complementar de gestão que permite uma transição de um monitoramento reativo para uma abordagem mais proativa.Este documento está disponível online com base na Portaria nº 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de BibliotecasGestão proativa de cianotoxinas: avaliação da biodiversidade de cianobactérias nos reservatórios destinados ao abastecimento público e proposta de seleção de bioindicadoresProactive management of cyanotoxins: assessment of cyanobacterial biodiversity in reservoirs intended for public supply and proposal for selection of bioindicatorsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisRazão de ChancesCianotoxinasInteligência artificialCilindrospermopsinaIndicadores biológicosMicrocistinasDecisão baseada em dadosSaxitoxinasRegressão logísticaOdds RatioCyanobacterial toxinsArtificial intelligenceCylindrospermopsinIndicators (Biology)MicrocystinsData-driven decision makingSaxitoxinsLogistic regressionCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTALinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFChttps://orcid.org/0000-0003-4364-5362http://lattes.cnpq.br/8526807847534014https://orcid.org/0000-0002-7669-7153http://lattes.cnpq.br/6037303709386038http://lattes.cnpq.br/29436056892298982024-12-20ORIGINAL2024_tese_acsouza.pdf2024_tese_acsouza.pdfapplication/pdf122413828http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/79682/1/2024_tese_acsouza.pdf83aa3db8f8883cb4108987c27accc6afMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/79682/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52riufc/796822025-02-08 15:08:10.968oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2025-02-08T18:08:10Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false |
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