A disposição de resíduos sólidos e a aplicação de pesticidas e fertilizantes podem levar ao aumento da concentração de metais pesados em solos e águas subterrâneas. A legislação sobre metais pesados quase sempre se refere aos seus teores totais, mas a avaliação do potencial de risco e da toxicidade requer a avaliação da proporção de metal que é móvel e, possivelmente, biodisponível. Alguns parâmetros numéricos têm sido utilizados para tomadas de decisões e para direcionar estratégias de prevenção ou de remediação de áreas contaminadas. O coeficiente de distribuição sólido-solução (Kd), definido como a relação entre as concentrações adsorvida e em solução, permite a comparação do comportamento de elementos em diferentes sistemas. Agências de proteção ambiental utilizam valores genéricos de Kd encontrados em referências bibliográficas que, por terem sido gerados a partir de condições distintas das da região tropical, podem levar a incorretas estimativas de risco. É evidente a necessidade da obtenção de valores de Kd que validem estas estimativas de contaminação ou que norteiem estratégias de intervenção em áreas já contaminadas. Os objetivos deste trabalho foram avaliar a retenção de metais pesados em 30 solos representativos do Estado de São Paulo, a partir da quantificação dos valores do coeficiente de distribuição (Kd) e da relação com atributos dos solos, tais como pH, CTC e teores de argila, matéria orgânica e de diversas formas de óxidos de Fe, Al e de Mn. Os coeficientes de distribuição foram obtidos de isotermas lineares de adsorção, construídas após a adição de 0,1; 0,5; 1,0; 2,5 e 5,0 mg L-1 de Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb e Zn, em experimentos tipo batch. As menores variações nos valores de Kd foram registradas para o Pb (uma ordem de magnitude - 121 a 7.020 L kg-1) e para o Ni (duas ordens de magnitude - 6 a 998 L kg-1), enquanto variações de quatro ordens de magnitude foram observadas para Cd (7-14.339 L kg-1), Co (2-34.473 L kg-1) e para Cr (1-21.267 L kg-1). Coeficientes de distribuição de zinco estiveram entre 5 a 123.849 L kg-1, variando cinco ordens de magnitude. Os valores foram similares àqueles que vêm sendo utilizados pela CETESB, exceto os de Cr e Ni. Obteve-se a seguinte ordem de afinidade: Pb>>>Cu>>Cd>Zn≅Ni≅Cr>Co. Mais de 55% da variação dos coeficientes de distribuição de cátions metálicos dos grupos IIB (Cd e Zn) e VIIIB (Co e Ni) foram explicados pelo pH. Na análise conjunta, CTC e pH explicaram cerca de 80% da variação dos valores de Kd de Cd, Co e de Ni e evidenciaram que mecanismos de adsorção não-específica estão envolvidos na retenção destes elementos. No caso dos coeficientes de distribuição de Cu e de Pb, o pH e os teores de argila responderam por cerca de 63% da sua variação. Os valores de Kd de Cr apresentaram correlação inversa com o pH, principalmente na análise conjunta com os teores de argila, e 61% da sua variação foi explicada por estas variáveis. / Disposal of solid residues and application of pesticides and fertilizers can lead to an increase in the concentration of heavy metals in soils and groundwater. The legislation on heavy metals nearly always refers to the total contents of these elements; however, an evaluation of their hazard potential and toxicity requires an assessment of the metal fraction that is mobile and possibly bioavailable. A few numerical parameters have been used as a foundation to make decisions and to focus on prevention or remediation strategies in contaminated areas. The solid-solution distribution coefficient (Kd), defined as the relation between metal concentrations that are adsorbed and those present in the solution, allows a comparison between the behavior of elements in different systems. Environmental protection agencies use generic Kd values found in bibliographic references; these values are often obtained under distinct conditions from those found in the tropical region, and may lead to an erroneous hazard estimates. Thus, it becomes clearly necessary to obtain Kd values that will validate these contamination estimates or provide guidance for intervention strategies in already contaminated areas. The objectives of this work were to evaluate heavy metal retention in 30 representative soils of the State of São Paulo, based on a quantification of distribution coefficient values (Kd) and their relation with soil attributes, such as pH, CEC and clay contents, organic matter, and various forms of Fe, Al, and Mn oxides. The distribution coefficients were obtained from linear adsorption isotherms, constructed after the addition of 0.1; 0.5; 1.0; 2.5; and 5.0 mg L-1 Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, and Zn, in batch-type experiments. The smallest variations in Kd value were recorded for Pb (one order of magnitude - 121 to 7,020 L kg-1) and Ni (two orders of magnitude - 6 to 998 L kg-1), while variations indicating four orders of magnitude were observed for Cd (7-14,339 L kg-1), Co (2 - 34,473 L kg-1), and Cr (1 - 21,267 L kg-1). Zinc distribution coefficients were between 5 and 123,849 L kg-1, with a variation of five orders of magnitude. The values herein obtained were similar to those that have been used by CETESB, except for Cr and Ni. The following order of affinity was obtained: Pb>>>Cu>>Cd>Zn≅Ni≅Cr>Co. More than 55% of the variation in distribution coefficients for metallic cations of the groups IIB (Cd and Zn) and VIIIB (Co and Ni) were explained by pH. In the joint analysis, CEC and pH explained about 80% of the variation in Kd values for Cd, Co, and Ni, and showed that nonspecific adsorption mechanisms are involved in the retention of these elements. Regarding the distribution coefficients for Cu and Pb, pH and clay content accounted for about 63% of the variation. Kd values for Cr showed an inverse correlation with pH, especially in the joint analysis with clay contents, and 61% of the variation were explained by these variables.

Este trabalho traz um estudo de veículos rodoviários articulados pesados durante o processo de freagem incluindo uma revisão bibliográfica sobre aspectos humanos, ambientais, legais, veiculares e operacionais relacionados com o desempenho, a estabilidade e a segurança veicular e uma descrição da técnica dos mapas de desempenho. Tal técnica é original e inovadora e foi desenvolvida através de modelo matemático e respectivo programa computacional para analisar o desempenho e a estabilidade de veículo-trator-semi-reboque durante a freagem em trecho retilíneo. Com esta técnica é possível obter o desempenho e a estabilidade direcional de veículos articulados pesados na freagem, obedecendo as restrições geométricas do veículo-trator-semi-reboque e de peso estabelecidas pelo fabricante e pela legislação, para todas as condições de carregamento e qualquer condição operacional. Os resultados teórico-experimentais que validaram o modelo matemático adotado também são mostrados neste trabalho. Este trabalho foi desenvolvido com o apolo da Mercedes-Benz do Brasil, resultando numa integração entre Empresa e Universidade que trouxe uma contribuição efetiva para o uso do veículo-trator-semi-reboque com maior eficiência, e segurança, unindo esforços da Empresa e da Universidade em prol da segurança veicular e do desenvolvimento tecnológico do Brasil. / This work describes a study of articulated heavy vehicles during braking process including the state-of-the-art of human, environmental, legal, vehicular and operational aspects related with performance, stability and vehicular safety and a description of performance charts technique. This technique is original and innovative and was developed with mathematical model and related computer program to analize the tractor-semi-trailer performance and stability during the braking process in a straight line path. With this technique is possible to obtain the performance and directional stability of articulated heavy vehicles during braking process, obeying the geometrical restrictions of the tractor-semi-trailer and the legal and maker\'s weight restrictions, for all states of loading and any operational conditions. The theoretical-experimental results that validated the mathematical model adopted are also shown in this work. This work was developed with the support of Mercedes-Benz of Brazil, resulting in a Company and University integration that brought an effective contribution for the more efficient and safe use of tractor-semi-trailer, enlarging the Company and University efforts to the benefit of vehicular safety and technological development in Brazil.

Made available in DSpace on 2015-02-04T21:42:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rossana Helena Pitta Virga.pdf: 7486817 bytes, checksum: a4326e2ffe0867f72d0a87a60718e71b (MD5) Previous issue date: 2006-08-14 / Metais pesados por não serem biodegradáveis podem se acumular nos tecidos vivos ao longo da cadeia alimentar chegando ao homem principalmente por meio da alimentação. Siris e outros organismos que se alimentam de matéria orgânica existente em sistemas aquáticos, podem absorver uma carga maior destes contaminantes e assim, representar um risco potencial à saúde da população da região. Neste trabalho, foram realizados estudos quantitativos sobre o teor de Pb, Cd, Cr, Zn e Cu em quatro espécies de siri-azul do gênero Callinectes (C. sapidus, C. danae, C. bocourti e C. ornatus), coletados ao longo do rio Cubatão, utilizando um Espectrofotômetro de Absorção Atômica por Chama (EAA). A análise estatística dos resultados experimentais foi efetuada com o auxílio do programa SYSTAT utilizando a rotina GLM com análise de resíduo. Foram analisados 144 siris do gênero Callinectes distribuídos da seguinte forma: C. danae (63%), C. sapidus (23%), C. bocourti (10,5%) e C. ornatus ( 3,5%). Todos os teores de metais pesados encontrados nas quatro espécies de siris azuis estiveram abaixo do limite máximo permitido pela legislação brasileira. A espécie Callinectes sapidus foi a que apresentou a maior concentração dos metais. Com exceção do Cu, onde foi obtida uma concentração 40% maior nas fêmeas (p < 0,05), não houve variação significativa no teor dos metais pesados com relação tanto à classe de comprimento quanto ao sexo dos animais. Embora não tenha sido identificada contaminação nos siris azuis do gênero Callinectes da região de Cubatão, recomenda-se um monitoramento periódico destes animais, uma vez que possuem hábito onívoro e se alimentam de detritos que ficam nos sedimentos podendo, portanto, acumular poluentes e transferí-los para os humanos através do seu consumo.

Em solos tratados com lodo de esgoto, a concentração de metais pesados em solução é baixa e a cinética de dissolução é lenta. Com isso, as reações de complexação que ocorrem na rizosfera passam a ser importantes para a fitodisponibilidade destes metais. Estudos recentes demonstraram que ácidos orgânicos liberados por raízes, como acético, cítrico, láctico, oxálico e tartárico, são importantes agentes complexantes e, conseqüentemente, fitodisponibilizadores de metais pesados. Soluções de ácidos acético, cítrico, lático, oxálico e tartárico, nas concentrações: 0,4; 0,6; 0,8 e 1,00 mol L-1 foram utilizadas para extrair Cd, Cu, Cr, Ni, Zn e Pb de amostras de um LATOSSOLO VERMELHO AMARELO Distrófico (LVAd) e de um LATOSSOLO VERMELHO Eutroférrico (LVef) tratados com doses de 0, 40 e 80 Mg ha-1 de lodo de esgoto. Nas mesmas amostras foram cultivadas plantas de arroz, pelo método de Neubauer. Os teores de metais pesados nas plantas, colhidas 18 dias após a germinação, foram correlacionados com os teores extraídos pelas diferentes soluções dos ácidos orgânicos. Os resultados mostraram que a fitodisponibilidade de Cu e Zn pode ser estimada por todos os ácidos estudados e em todas as concentrações. Os ácidos lático e tartárico, em concentrações de 0,4 até 1 mol L-1, apresentaram potencial para estimar a disponibilidade Ni, e o ácido oxálico, em todas as concentrações, para Cr. Com aplicação de doses de lodo de esgoto de até 80 Mg ha-1 (base seca) não é prevista a disponibilidade de Cd e Pb, por isso não foi possível avaliar a eficiência dos ácidos orgânicos na previsão da fitodisponibilidade desses elementos. / In soils treated with sewage sludge, heavy metals concentration in solution is low and solubilization kinetics is slow. So, soluble complex formation that occurs in the rhizosphere became to be important in plant availability of these metals. Recent studies showed that organic acids released by roots, like acetic, citric, lactic, oxalic and tartaric acids, are important agents of solubilization and consequently can change heavy metals availability. Solution of acetic, citric, lactic, oxalic and tartaric acids in concentrations: 0.4, 0.6, 0.8, and 1.0 mol L-1 were used to extract Cd, Cu, Cr, Ni, Pb and Zn of soil samples treated with sewage sludge, in levels of 0, 40 and 80 Mg ha-1. Soils samples were also used in a Neubauer essay with rice as test plant. Heavy metals concentrations in the plants harvested 18 days after the germination were correlated with metals quantities removed from the different organic acid solutions. The results showed that Cu and Zn plant availability can be evaluated with all tested acids in all tested concentrations. Lactic and tartaric acids, 0.4 to 1.0 mol L-1, can be used to evaluate availability of Ni and oxalic acid, in all concentrations, can be a Cr extractant. . In the treatment receiving 80 Mg ha-1 of sewage sludge the Cd and Pb were not available as a result it was not possible to determine the organic acids efficiency to evaluate the bioavailability of these elements.

A descoberta de petróleo na camada do Pré-Sal fez com que a Petrobras envestisse cerca de 240 bilhões de dólares. Uma etapa crítica desta indústria é o transporte de petróleo, que envolve o sistema água-óleo. O objetivo do presente trabalho é estudar uma corrente água-óleo em um tubo reto e em uma curva, com o intuito de gerar perfis de velocidades, pressões e densidades em CFD. Para as simulações desenvolvidas foram considerados: fluxo 3D, escoamento turbulento na fase óleo e escoamento laminar na fase água, isotérmico e incompressível. Foram realizados estudos nos estados estacionário e transiente. Foi desenvolvido o estudo de convergência da malha. As ferramentas do Phoenics utilizadas para representar a interação entre as fases foram o IPSA e o Algebraic Slip. O IPSA resolve as equações de Navier-Stokes para cada fase. No Algebraic Slip, postula-se que existe um meio contínuo em que existem vários componentes da fase dispersos, podendo estes ser gotas, bolhas ou partículas sólidas. A turbulência foi avaliada utilizando os modelos K- padrão e o K-, porém só houve redução considerável dos resíduos para o K- Padrão. As densidades geradas nas simulações em CFD foram comparadas visualmente com os resultados experimentais obtidos em trabalho anterior para fluxo multifásico. As quedas de pressão obtidas em simulação foram comparadas com os dados da literatura, onde foi possível observar a grande redução da perda de carga ao utilizar a técnica de envolver o óleo com um anel de água na tubulação. As simulações realizadas com o modelo Algebraic Slip, e o modelo de turbulência foram consideradas como validadas. / With the discovery of oil in the pre-salt layer, Petrobras was encouraged to invest about 240 billion dollars. A critical point of this industry is the oil transport, which encompasses oil-water system. The objective of the present work is to study the flow of water and oil into a tube and an elbow, in order to generate distributions of velocity, pressure and density by using a CFD tool. To develop simulations the following is assumed: 3D flow, turbulent flow in oil phase and laminar flow in water phase, isotherm and incompressible flow. Steady-state and transient studies have been done. The mesh convergence has been carried out. The IPSA and Algebraic slip were the Phoenics tools that were used to represent the phases interaction. The IPSA solves the Navier-Stokes equations for each phase. In the Algebraic Slip model, one assumes that a continuum mean exists where the other components are dispersed, which can be bubbles or solid particles. The turbulence was evaluated by using K- standard and K- models; however, the considerable reduction of residue to the K- Standard was observed. The densities modeled by CFD were visually compared to the experimental results that were obtained in a previous work for a multiphase flow. The simulations of head loss were compared to literature data, and it can be seen a big difference between the head loss that was obtained by using water and that no using water. The simulations of Algebraic Slip model and the use of turbulence model were considered as validated.

A fitodisponibilidade de metais pesados em solos tratados com biossólido está relacionada com o processo de solubilização destes metais presentes, predominantemente, na fase sólida do resíduo. A formação de complexos solúveis entre metais e ácidos orgânicos liberados na rizosfera por plantas e microorganismos parece ter um importante papel na solubilização e, consequentemente, na fitodisponibilidade dos metais pesados. Ainda não foi estabelecido um método de extração eficiente para estimar teores fitodisponíveis destes metais, provavelmente por que os extratores geralmente utilizados não simulam reações que ocorrem próximas às raízes. O presente estudo foi realizado com o objetivo de determinar a composição de ácidos orgânicos na rizosfera de algumas espécies vegetais cultivadas na presença de biossólidos, estudar o potencial de dissolução de metais pesados originários de biossólidos por estes ácidos orgânicos e testar a viabilidade do uso de soluções de ácidos orgânicos como extratores de metais pesados fitodisponíveis. Braquiária, eucalipto, cana de açúcar e milho foram cultivadas em areia ou areia tratada com biossólido. Análises cromatográficas foram realizadas em amostras coletadas do sistema hidropônico utilizado, identificando-se os ácidos acético, cítrico, lático e oxálico, respectivamente nas porcentagens de 43,21; 31,13; 20,41 e 5,25 calculadas em relação ao total de ácidos determinado. Os teores de ácido acético, lático e oxálico no extrato correlacionaram com os teores de Cd, Cu, Ni e Zn na parte aérea das espécies vegetais estudadas. O teor de ácido cítrico não correlacionou com nenhum dos metais estudados. Considerando-se a somatória dos teores dos ácidos estudados obteve-se correlação com o teor de metais pesados nas plantas, evidenciando o efeito destes ácidos na fitodisponibilidade dos metais. O estudo de cinética foi realizado utilizando-se solução dos ácidos acético, cítrico, lático e oxálico, preparada de modo a se obter concentração final igual a 0,05 e 0,10 mol L -1 . A extração foi feita segundo o método do equilíbrio de batch. A solução de ácidos orgânicos de concentração 0,10 mol L -1 extraiu maiores quantidades dos metais. A cinética de solubilização apresentou duas fases: uma inicial com rápida liberação dos metais, seguida de outra mais lenta tendendo ao equilíbrio. As constantes de velocidade mais altas foram observadas para Ni e Zn, seguidos de Cu, Cr e Pb. Os valores para o reservatório lábil não ultrapassaram 15% do total de metais presentes. A porcentagem referente ao reservatório lábil do metal em relação ao total presente obedeceu a ordem: Zn > Cu @ Ni > Cr @ Pb. Um método de extração de teores fitodisponíveis de metais pesados em solos tratados com biossólidos foi desenvolvido, sendo a solução extratora utilizada composta pelos ácidos acético, cítrico, lático e oxálico em concentrações de 1,00; 0,72; 0,49 e 0,12 mol L -1 , respectivamente. Amostras de terra e plantas provenientes de 3 experimentos de campo que apresentavam tipo de solo, espécie vegetal cultivada e origem do biossólido diferentes foram utilizadas para testar o método. As correlações entre os teores de Cu, Ni, Pb e Zn removidos pela solução de ácidos orgânicos e os teores destes metais no tecido vegetal foram significativas (1 %). / Heavy metals phytoavailability in soils treated with biosolid is directly related with the solubilization process of these metals, which are predominantly present at the solid phase of the residue. Soluble complex formation between metals and organic acids liberated into the rhizosphere by plants and microorganisms, seems to have an important role at the solubilization, and consequently, at the heavy metals phytoavailability. It was not yet established an efficient extraction method to estimate phytoavailable concentrations of heavy metals, probably because the extractors generally used do not simulate the reactions that occurs close to the roots. The present study was done with the purpose of determining the composition of organic acids at rhizosphere of some vegetal species cultivated on the presence of biosolid, to study solubilization potential of heavy metals originated from the residue by these organic acids, and to test viability of using organic acids solution as extractors of phytoavailable heavy metals. Marandu grass, eucalyptus, sugar cane and corn were cultivated in sand or sand treated with biossolid. Cromatographic analyzes were done in solutions samples collected from the hydroponics system used, identifying the acetic, citric, lactic and oxalic acids, in the percentages 43.21, 31.13, 20.41 and 5.25 respectively, calculated in relation to the determined total. Concentrations of acetic, lactic, and oxalic acids within the collected extract, significantly correlated with the concentrations of Cd, Cu, Ni and Zn with the shoot of the studied vegetal species. Citric acid concentration did not correlated with any of the studied metals. Considering the concentration sum of the studied acids, it was achieved a correlation with Cd, Cr, Cu, Ni e Zn concentration in the shoot of the plants, what makes evident the effect of these metals at heavy metal phyoavailability. The kinetics study of solubilization reaction of Cd, Cu, Cr, Ni, Pb and Zn in soils treated with biosolid was done using a solution of acetic, citric, lactic, and oxalic acids, prepared in such a way that a final concentration of 0,05 e 0,10 mol L -1 was obtained. The extraction was done following the batch equilibrium method. The solution of organic acids with a concentration of 0,10 mol L -1 extracted more quantities of Cu, Cr, Ni and Zn than the 0,05 mol L -1 solution. The solubilization kinetics presented two phases: an initial one with fast liberation of metals, followed by a slower one tending for equilibrium. The higher velocity constants were observed for Ni and Zn, followed by Cu, Cr and Pb. The values calculated for the labile pool did not exceeded 15% of the present metals total. The percentage concerned to this pool related to the total, followed the order: Zn > Cu @ Ni > Cr @ Pb. An extraction method of heavy metals phytoavailable in soil treated with biosolid was developed, and the extractor solution used was composed by acetic, citric, lactic, and oxalic acids in concentrations of 1,00; 0,72; 0,49 and 0,12 mol L -1 , respectively. Samples of soils and plants from 3 (three) field experiments, which presented different type of soil, cultivated vegetal specie, and biosolid origin, were used to test the method. Correlation between Cu, Ni, Pb and Zn concentration removed by the solution of organic acids, and the concentration of these metals within the vegetal tissue were significant (1 %).

A disposição de resíduos sólidos e a aplicação de pesticidas e fertilizantes podem levar ao aumento da concentração de metais pesados em solos e águas subterrâneas. A legislação sobre metais pesados quase sempre se refere aos seus teores totais, mas a avaliação do potencial de risco e da toxicidade requer a avaliação da proporção de metal que é móvel e, possivelmente, biodisponível. Alguns parâmetros numéricos têm sido utilizados para tomadas de decisões e para direcionar estratégias de prevenção ou de remediação de áreas contaminadas. O coeficiente de distribuição sólido-solução (Kd), definido como a relação entre as concentrações adsorvida e em solução, permite a comparação do comportamento de elementos em diferentes sistemas. Agências de proteção ambiental utilizam valores genéricos de Kd encontrados em referências bibliográficas que, por terem sido gerados a partir de condições distintas das da região tropical, podem levar a incorretas estimativas de risco. É evidente a necessidade da obtenção de valores de Kd que validem estas estimativas de contaminação ou que norteiem estratégias de intervenção em áreas já contaminadas. Os objetivos deste trabalho foram avaliar a retenção de metais pesados em 30 solos representativos do Estado de São Paulo, a partir da quantificação dos valores do coeficiente de distribuição (Kd) e da relação com atributos dos solos, tais como pH, CTC e teores de argila, matéria orgânica e de diversas formas de óxidos de Fe, Al e de Mn. Os coeficientes de distribuição foram obtidos de isotermas lineares de adsorção, construídas após a adição de 0,1; 0,5; 1,0; 2,5 e 5,0 mg L-1 de Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb e Zn, em experimentos tipo batch. As menores variações nos valores de Kd foram registradas para o Pb (uma ordem de magnitude – 121 a 7.020 L kg-1) e para o Ni (duas ordens de magnitude - 6 a 998 L kg-1), enquanto variações de quatro ordens de magnitude foram observadas para Cd (7-14.339 L kg-1), Co (2-34.473 L kg-1) e para Cr (1-21.267 L kg-1). Coeficientes de distribuição de zinco estiveram entre 5 a 123.849 L kg-1, variando cinco ordens de magnitude. Os valores foram similares àqueles que vêm sendo utilizados pela CETESB, exceto os de Cr e Ni. Obteve-se a seguinte ordem de afinidade: Pb>>>Cu>>Cd>Zn&#8773;Ni&#8773;Cr>Co. Mais de 55% da variação dos coeficientes de distribuição de cátions metálicos dos grupos IIB (Cd e Zn) e VIIIB (Co e Ni) foram explicados pelo pH. Na análise conjunta, CTC e pH explicaram cerca de 80% da variação dos valores de Kd de Cd, Co e de Ni e evidenciaram que mecanismos de adsorção não-específica estão envolvidos na retenção destes elementos. No caso dos coeficientes de distribuição de Cu e de Pb, o pH e os teores de argila responderam por cerca de 63% da sua variação. Os valores de Kd de Cr apresentaram correlação inversa com o pH, principalmente na análise conjunta com os teores de argila, e 61% da sua variação foi explicada por estas variáveis. / Disposal of solid residues and application of pesticides and fertilizers can lead to an increase in the concentration of heavy metals in soils and groundwater. The legislation on heavy metals nearly always refers to the total contents of these elements; however, an evaluation of their hazard potential and toxicity requires an assessment of the metal fraction that is mobile and possibly bioavailable. A few numerical parameters have been used as a foundation to make decisions and to focus on prevention or remediation strategies in contaminated areas. The solid-solution distribution coefficient (Kd), defined as the relation between metal concentrations that are adsorbed and those present in the solution, allows a comparison between the behavior of elements in different systems. Environmental protection agencies use generic Kd values found in bibliographic references; these values are often obtained under distinct conditions from those found in the tropical region, and may lead to an erroneous hazard estimates. Thus, it becomes clearly necessary to obtain Kd values that will validate these contamination estimates or provide guidance for intervention strategies in already contaminated areas. The objectives of this work were to evaluate heavy metal retention in 30 representative soils of the State of São Paulo, based on a quantification of distribution coefficient values (Kd) and their relation with soil attributes, such as pH, CEC and clay contents, organic matter, and various forms of Fe, Al, and Mn oxides. The distribution coefficients were obtained from linear adsorption isotherms, constructed after the addition of 0.1; 0.5; 1.0; 2.5; and 5.0 mg L-1 Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, and Zn, in batch-type experiments. The smallest variations in Kd value were recorded for Pb (one order of magnitude – 121 to 7,020 L kg-1) and Ni (two orders of magnitude - 6 to 998 L kg-1), while variations indicating four orders of magnitude were observed for Cd (7-14,339 L kg-1), Co (2 - 34,473 L kg-1), and Cr (1 - 21,267 L kg-1). Zinc distribution coefficients were between 5 and 123,849 L kg-1, with a variation of five orders of magnitude. The values herein obtained were similar to those that have been used by CETESB, except for Cr and Ni. The following order of affinity was obtained: Pb>>>Cu>>Cd>Zn&#8773;Ni&#8773;Cr>Co. More than 55% of the variation in distribution coefficients for metallic cations of the groups IIB (Cd and Zn) and VIIIB (Co and Ni) were explained by pH. In the joint analysis, CEC and pH explained about 80% of the variation in Kd values for Cd, Co, and Ni, and showed that nonspecific adsorption mechanisms are involved in the retention of these elements. Regarding the distribution coefficients for Cu and Pb, pH and clay content accounted for about 63% of the variation. Kd values for Cr showed an inverse correlation with pH, especially in the joint analysis with clay contents, and 61% of the variation were explained by these variables.

Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-04-11T21:39:47Z No. of bitstreams: 1 2016 - Tatiana de Oliveira Pinto.pdf: 3500914 bytes, checksum: faf0cbd627200d0ed657530e3be59be3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-11T21:39:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016 - Tatiana de Oliveira Pinto.pdf: 3500914 bytes, checksum: faf0cbd627200d0ed657530e3be59be3 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / CAPES / Cadmium is a heavy metal and it offers high risks to human health and it can affect ecosystem functioning at trace levels due to high toxicity, persistence time, which transcends decades and the fact that its bioavailability not diminish the long term. Rice (Oryza sativa L.) has the ability to incorporate large amounts of Cd2+ in their tissues and, therefore, today is the cereal that further incorporates this metal in the human diet by ingestion, causing serious health problems like the known disease as "Itai-Itai", whose main symptoms severe pain in bones and frequent fractures. For this reason rice plants were used in this study in combination with natural materials to assess the effects of these Cd2+. Natural materials such derived from organic matter is currently being used in the remediation of soils and effluents, but studies on the risks of its use today are scarce and often controversial. The use of humified organic matter like vermicompost and its derivatives is a sustainable alternative for the remediation of soils and sewage contaminated by heavy metals due to their chemical composition environmentally non-aggressive, low production cost and possible application in various crops. The aim of this study was to investigate the characteristics of biochar, vermicompost (VC), its solid fraction (RVC) and humin for use in the remediation of soil contaminated with Cd2+. For this was performed characterization of the interactions between the metal and the material through Freundlich and Langmuir adsorption isotherms, spectroscopic techniques CP MAS 13C-NMR and FTIR was also evaluated the ability of each material to provide Cd2+ to plants rice, by determining the root and leaf development parameters and Cd2+ content in plant tissues and the substrate. The surface morphology of the materials was performed using scanning electron microscopy (SEM). This study demonstrates that biochar used and humin are not effective materials for use in remediation. The biochar, although showing a high retention of Cd2+ allowed the bio availability of Cd2+ increasing the accumulation in tissues of rice plants. VC and RVC resulted materials with high Cd2+ retention capacity with a low availability of the metal. Specifically, the RVC can be an effective material for remediation purposes. We warn the risks of use the materials studied for soil remediation purposes contaminated with Cd2+ and propose the use of a new natural source material for phytoremediation purposes. / O C?dmio constitui um metal pesado que oferece altos riscos ? sa?de humana e que pode afetar o funcionamento do ecossistema em n?veis residuais devido ? sua alta toxicidade, seu tempo de persist?ncia, que excede d?cadas e ao fato de sua biodisponibilidade n?o diminuir a longo prazo. O arroz (Oryza sativa L.) possui a capacidade de incorporar quantidades importantes de Cd2+ em seus tecidos e, por esta raz?o, ? hoje o cereal que mais incorpora este metal na dieta humana por ingest?o, ocasionando s?rios problemas de sa?de como a doen?a conhecida como ?Itai-Itai?, que tem como principais sintomas fortes dores nos ossos e frequentes fraturas. Por esta raz?o plantas de arroz foram utilizadas neste estudo em associa??o com os materiais naturais para avalia??o dos efeitos do Cd2+ nestas. Materiais como os derivados da mat?ria org?nica vem sendo utilizados atualmente na remedia??o de solos e efluentes, por?m estudos sobre os riscos de seu uso s?o hoje escassos e muitas vezes controversos. A utiliza??o de mat?ria org?nica humificada, como Vermicomposto e seus derivados ? uma alternativa sustent?vel na remedia??o de solos e efluentes contaminados por metais pesados, devido ? sua composi??o qu?mica ambientalmente n?o agressiva, baixo custo de produ??o, e poss?vel aplica??o em diversas culturas vegetais. O objetivo deste estudo foi investigar as caracter?sticas do biochar, vermicomposto (VC), sua fra??o s?lida (RVC) e humina para serem usados na remedia??o de solos contaminados com Cd2+. Para tal foi realizada a carateriza??o das intera??es entre o metal e os materiais, atrav?s de isotermas de adsor??o de Freundlich e Langmuir, t?cnicas espectrosc?picas CP MAS 13C-RMN e FTIR, foi tamb?m avaliada a capacidade de cada material para biodisponibilizar o Cd2+ para plantas de arroz, atrav?s da determina??o de par?metros de desenvolvimento radicular e foliar e dos conte?dos de Cd2+ nos tecidos das plantas e no substrato. A morfologia da superf?cie dos materiais foi avaliada mediante microscopia eletr?nica de varredura (MEV). Este estudo demonstra que o biochar utilizado e a humina n?o s?o materiais eficientes para serem utilizados na remedia??o. O biochar, embora apresentando uma elevada reten??o de Cd2+ permitiu a biodisponibiliza??o do Cd2+ aumentando o ac?mulo nos tecidos das plantas de arroz. O VC e RVC resultaram materiais com elevada capacidade de reten??o de Cd2+ com uma baixa disponibiliza??o do metal. Especificamente o RVC pode constituir um material eficiente para fins de remedia??o. Adverte-se sobres os riscos no uso dos materiais estudados para fins de remedia??o de solos contaminados com Cd2+ e prop?em-se a utiliza??o deste novo material para fins de fitorremedia??o.

O conhecimento dos teores de metais pesados em solos contribui para a preservação da qualidade dos mesmos e do ambiente e para o gerenciamento de áreas contaminadas por estes elementos. O objetivo geral deste estudo foi a determinação dos teores naturais de metais pesados em solos do Estado do Rio Grande do Sul (RS) (Brasil) e a avaliação dos efeitos da adição de metais em solos e em plantas cultivadas. O estudo foi apresentado em três capítulos. No Capítulo I foi apresentada a revisão bibliográfica, abordando a definição, a origem e a dinâmica dos metais no solo, a contaminação do mesmo por estes elementos, os valores orientadores de qualidade do solo e as legislações para o descarte de resíduos no solo. No Capítulo II foi apresentado o estudo referente à fertilidade natural e aos teores naturais de metais (Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, V e Zn), em valores médios, comparados aos valores de referência de qualidade (VRQs), conforme sugerido pela Resolução CONAMA n° 420/2009, determinados em solos do Estado do RS, amostrados em áreas sem prévia atividade antrópica aparente, em cinco grupos de solos, conforme o seu material geológico de formação. Os teores de P disponível foram médios na maioria dos solos e altos a muito altos em K disponível. As médias da acidez total, da capacidade de troca de cátions e dos teores de óxidos de Fe foram mais altas nos solos desenvolvidos sobre basalto (grupo 1) do que nos outros solos (grupos 2 a 5). Os teores médios de Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, V e Zn foram mais altos nos solos formados sobre basalto e os teores médios de Hg foram semelhantes em todos os grupos de solos. Correlações altas e positivas foram observadas entre os metais (à exceção de Cd e Hg) e os atributos argila e Fed e entre Cu e Zn com carbono orgânico. Os VRQs para Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, V e Zn seguiram a mesma tendência dos teores médios de metais. No Capítulo III foi apresentado o estudo referente ao cultivo de plantas (soja e trigo) em solos com diferentes teores de argila com a adição de sais inorgânicos de alguns metais (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb e Zn). O rendimento de grãos de soja cultivada após a reaplicação dos metais em solos arenosos diminuiu com a adição da maior dose. O rendimento de matéria seca da parte aérea e de grãos dos dois cultivos de trigo seguintes não foi afetado pela aplicação dos metais. Os teores dos metais na parte aérea das plantas de soja e de trigo, em geral, aumentaram conforme as doses aplicadas, atingido teores tóxicos nos tratamentos com a maior dose de Zn. A translocação dos metais da parte aérea para os grãos dos cultivos foi, em média, alta a muito alta para Cu, Ni e Zn, baixa para Cd e Cr e muito baixa para Pb. A absorção dos metais pelas plantas diminuiu em mais de 90 % para Pb, 71 %, em média, para Cd e Zn e 42 %, em média, para Cr, Cu, Ni em plantas cultivadas em solos com alto teor de argila. / The knowledge concerning heavy metals contents in soils contributes to the preservation of the their quality and the environment, aiming to the management of areas contaminated by these elements. The general aim of this study was the determination of the natural metals contents in soils of the Rio Grande do Sul State (RS) (Brazil) and the evaluation of the metal addition effects in soils and plants grown. The study was presented in three chapters. In Chapter I the bibliographic review of this study was presented, addressing the definition, origin and dynamics of heavy metals, the soil contamination by these elements, the discussing soil quality guiding values for heavy metals and the legislation for the disposal of waste in the soil. In Chapter II, the study of natural fertility and metals contents (Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, V and Zn) was presented, as mean values, compared to quality reference values (QRVs), as suggested by 420/2009 CONAMA Resolution, in soil samples of the RS State, collected in areas without known previous anthropic influence, in five soils groups according to their geological formation material. Average values of available P contents were medium in most soils, being however high to very high for available K. Averages of total acidity, cation exchange capacity and Fe oxides are higher in soils formed over basalt (group 1) than on the other soils. Average metals contents of Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, V and Zn were higher in soils formed over basalt and the average contents of Hg were similar for all soils groups. High and positive correlations were observed between the metals (except for Cd and Hg) and the soils attributes clay and Fed and between the metals Cu and Zn with organic carbon. The QRVs for Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, V and Zn followed the same trend as the average metals contents. In Chapter III, the study on the plants grown (soybean and wheat) in soils with different clay contents with the addition of inorganic salts of some metals (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn) was presented. The soybeans grain (first crop) decreased at the higher metal rate application on sandy soils. Dry matter and grain production of the following two wheat crops weren’t affect by the metal application. The metals contents on the soybeans and wheat, in general, increased according to the applied rates, reaching toxic levels in all the treatments at the Zn highest application rate. Metal transfer from the plant dry matter to the grains was on average high to very high for Cu, Ni and Zn, low for Cd and Cr and very low for Pb. Metal absorption by plants decreased by more than 90 % for Pb, 71 % as average for Cd and Zn and 42 % as average for Cr, Cu and Ni, on plants grown on high clay contents soils.

O destino e a utilização da imensa quantidade de resíduo sólido produzida nas cidades devem ser regulados por critérios rigorosamente científicos, desta forma, a aplicação no solo do composto produzido a partir deste material deve vir precedida de pesquisas que demonstrem a viabilidade ou não do seu uso. Neste trabalho utilizou-se o composto no cultivo da cenoura e analisou-se alguns parâmetros do composto, do solo e das cenouras, quantitativa e qualitativamente, para obter subsídios suficientes para o uso responsável e adequado deste tipo de resíduo na agricultura. Desta forma, com os resultados obtidos através das avaliações dos teores totais e disponíveis de metais (Zn, Pb, Ni, Cu, Cd e Cr) nas amostras de solo e nas raízes das cenouras, pode-se verificar a viabilidade da aplicação do composto para o cultivo da cenoura, considerando que não houve indícios de que o teor de qualquer metal nas raízes tenha sido suficientemente alto para trazer qualquer dano a saúde de quem as consome, entretanto o aumento da mortalidade das mudas relacionou-se diretamente com a taxa de aplicação do composto evidenciando um aspecto negativo da sua aplicação. / The destination and the use of the immense amount of municipal solid wastes should be strictly regulated by scientific approaches. Taking that into consideration, the application in the soil of the compost produced from this residue should be preceeded of studies to prove its viability. In this work, the compost was used in the cultivation of carrot. Some parameters of the compost, soil and carrots were analysed quantitatively and qualitatively to obtain subsidies for the responsible and appropriate use of this material in the agriculture. The viability of compost application was verified, when cultivating carrots, by evaluating the total amount of available metais (Zn, Pb, Ni, Cu, Cd and Cr) in the soil compost and carrot roots, because there were no indications of sufficiently high traces of metals in the roots to cause any harm to human health. However, the increase of the plants\' mortality was directly related with the compost application rate, thus evidencing a negative aspect of its use.