L’aérosol organique secondaire (AOS), fraction majoritaire de l’aérosol submicronique, joue un rôle important sur la santé, l’environnement et le climat. L’évaluation de son impact constitue un véritable enjeu pour la communauté scientifique. Toutefois, nos connaissances actuelles sur les processus de formation d’AOS et sa composition chimique sont encore très lacunaires, et en l’occurrence, limitent le développement des modèles atmosphériques permettant de quantifier les impacts des AOS sur la qualité de l’air et le système climatique. Ainsi, l’objectif de ce travail est de produire un ensemble de données expérimentales fournissant des points de contrainte afin d’évaluer et d’améliorer les modèles. Pour ce faire, la formation d’AOS a été étudiée à partir de la photooxydation d’un précurseur modèle, le n-dodécane, dans la chambre de simulation atmosphérique CESAM. La composition chimique a été élucidée par des techniques spectrométriques et chromatographiques permettant d’identifier les différentes espèces constituant la phase gazeuse et particulaire. En particulier, de nouveaux mécanismes en phase condensée ont été proposés afin d’expliquer la formation des acides carboxyliques et des lactones, identifiés pour la première fois dans l’AOS d’un alcane. Ces derniers pourront être implémentés dans les modèles. Une grande diversité de conditions environnementales, telles que la température, l’humidité relative et la présence/absence de particules préexistantes, a été prise en compte dans ces travaux. Notamment, l’étude de l’influence de la température a mis en évidence une faible sensibilité de ce paramètre sur les rendements de production d’AOS. Tandis que l’étude sur l’effet de l’humidité relative, elle, a montré que l’ajout d’eau dans le système réactionnel au-delà de 5% abaisse les rendements d’AOS de près d’un facteur 2 en comparaison à des conditions sèches. Ainsi, la formation potentielle d’AOS sous ces différentes conditions a permis d’aboutir à des paramétrisations directement utilisables par les modélisateurs. Une caractérisation des effets de paroi dans CESAM, i.e. les pertes en phase gazeuse et particulaire, a également été menée / Secondary Organic Aerosol (SOA), the major fraction of the submicron aerosol, plays a key role on health, environment and climate. The evaluation of its impacts is a real challenge for the scientific community. Our current knowledge of SOA formation processes and chemical composition is still very deficient and limit the development of atmospheric models to quantify the impacts of SOA on air quality and climate system. Therefore, the aim of this work is to produce a set of experimental data to use to constrain and improve the models. To do that, the SOA formation has been studied from the photooxidation of a model precursor, n-dodecane, in the CESAM environmental chamber. The chemical composition has been investigated by spectrometric and chromatographic techniques which allowed us to identify the reaction products constituting the gaseous and particulate phases. In particular, new condensed phase mechanisms have been proposed to explain the formation of carboxylic acids and lactones, identified for the first time. These could be implemented in the models. A wide variety of environmental conditions, such as temperature, relative humidity and the presence/absence of preexisting particles, have been taken into account in this work. The study of the temperature influence has shown a low sensitivity of this parameter on the SOA production. While the study relative humidity effect has shown that adding water to the reaction system beyond 5% lowers SOA yields by almost a factor of 2 in comparison to dry conditions. The SOA formation potential, under these conditions, has been evaluated, and resulted in parameterizations which could be useful for modelers. Furthermore, a characterization of the wall effects in CESAM, i.e. gas and particulate phase wall losses, has been carried out

La pollution atmosphérique particulaire constitue l'un des facteurs de risques impliqués dans l'incidence élevée de pathologies respiratoires et cardio-vasculaires. Afin d'intégrer les variations liées aux sources d'émission et aux saisons, des aérosols atmosphériques particulaires (PM₂.₅) ont été prélevés à Dunkerque sous influence urbaine (U) et/ou industrielle (I) et à Rubrouck sous influence rurale (R), au printemps-été 2008 (1) et à l'automne 2009 (2). La caractérisation physico-chimique des six échantillons particulaires a montré une granulométrie fine (79 à 98 % < PM₂.₅) et des aires spécifiques de 3 à 6 m²/g. Leurs concentrations en espèces ioniques différaient, comme celles en éléments métalliques majoritaires (Fe > Al > Mn > Zn > Cu > Ti ; I > U > R). Des différences ont également été observées quant à leurs concentrations en éléments organiques (HAP : I2 > U2 > I1 > U1 > R2 > R1 ; PCDD/F et PCB : I2 > I1 > U2 > U1 > R1 > R2) ; eu égard des influences considérées (PMindustriel > PMurbain > PMrural), et des saisons de prélèvements. Après évaluation de la cytotoxicité globale in vitro des échantillons particulaires, dans les cellules épithéliales bronchiques humaines (BEAS-2B), nous avons montré la capacité des composés organiques absorbés à la surface de ces particules à induire l'expression génique des enzymes de métabolisation (CYP 1A1 et 1B1, et à moindre mesure NQO1). De plus, la production excessive des ERO intracellulaires dans les cellules BEAS-2B exposées aux six PM₂.₅ a induit des dommages oxydatives (production de MDA, formation de 8-OHdG et/ou altération du statut de glutathion). Un développement d'une réponse inflammatoire excessive a aussi été observé par l'expression et/ou la sécrétion significative des cytokines (notamment IL-6 et IL-8). Ces réponses ont été observées d'une manière dose et/ou temps dépendante. En revanche, nous n'avons pu observer de mutations géniques au niveau des acteurs principaux de la voie EGFR/KRAS/BRAF. / Particulate air pollution constitutes one of the major risk factors implicated in the high incidence of respiratory and cardio-vascular pathologies. In order to integrate the variation linked to emission sources and seasons, atmospheric particulate matter (PM₂.₅) were collected at Dunkerque under urban (u) and/or industrial influence (I) and at Rubrouck (R) under rural influence, in spring-summer 2008 and autumn-winter 2009. The physico-chemical characterization of the six particulate samples has shown a fine granulometry (79 to 98 % < PM₂.₅) and a specific surface of 3 to 6 m²/g. Their concentrations in ionic species as well as in major metallic elements were different (Fe > Al > Mn > Zn > Cu > Ti ; I > U > R). Differences were also been observed in their organic element constitution (PAH : I2 > U2 > I1 > U1 > R2 > R1 ; PCDD/F and PCB : I2 > I1 > U2 > U1 > R1 > R2) with respect to considered influences (PMindustriel > PMurban > PMrural) and sampling seasons. After in vitro evaluation of particulate samples global cytotoxicity in human bronchial epithelial cells (BEAS-2B), we had shown the capacity of the organic components absorbed to the surface of these particles to induce gene expression of xenobiotic-metabolizing enzymes (CYP 1A1 and 1B1, and to a lesser extent, NQO1). Moreover, excessive intracellular production of reactive oxygen species within BEAS-2B cells exposed to the six PM₂.₅ samples induced oxidative damage (MDA production, 8-OHdG formation and/or glutathione status alteration). There was also a development of an excessive inflammatory response based on statistically significant increases in gene expression and/or protein secretion of cytokines (notably IL-6 and IL-8). These obtained responses were dose and/or time dependant. However, we couldn't observe mutations in the principal acting genes in the pathway EGFR/KRAS/BRAF.

La pollution de l'environnement, et particulièrement la pollution atmosphérique et son possible impact sur la santé humaine, suscite un intérêt grandissant dans les pays en voie de développement. Ce travail de thèse s'inscrit dans cette thématique et constitue une étude pionnière en Afrique, et au Bénin plus particulièrement. Nos résultats ont montré que l'essence utilisée à Cotonou était de piètre qualité, caractérisée par l'absence d'additifs et par une forte concentration en benzène, et pouvait être à l'origine de la dégradation de la qualité de l'air de la ville. De même, l'analyse d'échantillons de particules (PM₂․₅ et PM>₂․₅) prélevés dans le quartier de St Michel à Cotonou, a mis en exergue un taux anormalement élevé de particules en suspension dans l'air. La caractérisation physicochimique de ces particules a montré la présence d'un cocktail de composés chimiques (ions, métaux, COVs, paraffines, HAPs, etc.), en proportion plus élevées dans les particules fines PM₂․₅. L'appareil respiratoire constituant la principale voie d'exposition de l'Homme à ces particules atmosphériques, leur potentiel toxique a été évalué au travers d'une étude in vitro menée sur des cellules épithéliales bronchiques humaines (BEAS-2B). Il a été ainsi démontré les propriétés cytotoxiques des deux échantillons de particules ainsi que leur capacité à induire l'expression génique des enzymes de métabolisation des composés organiques et à générer un stress oxydatif. Le déclenchement du processus inflammatoire via l'induction de l'expression génique et la sécrétion protéique de cytokines et l'apparition de modifications dans la voie de l'acide arachidonique (leucotriènes, prostaglandine, thromboxane) ont été notés. Enfin l'approche comparative des PM₂․₅ prélevées au niveau de trois villes d'Afrique de l'Ouest a permis de mettre en évidence des caractéristiques proches au Bénin, en Côte d'Ivoire et au Sénégal et la contribution des émissions du trafic routier dans la pollution de l'air. / Air pollution and its adverse health effects have shown a growing interest in developing countries. This study deals with this subject and is one of the first conducted in African countries, particularly in Benin. Our results showed that the quality of gasoline used in cotonou was poor, characterized by the absence of additive and a high concentration of benzene. Thus, it could be responsible for the degradation of the city air quality. Therefore, particulate matter samples (PM₂․₅ and PM>₂․₅) were collected in St Michel neighborhood at Cotonou and results showed very high levels of particles in the ambient air. Physicochemical characterization of these particles revealed a presence of various chemicals compounds (ions, metals, VOCs, paraffins, PAHs, ect.) in higher proportion in PM₂․₅ than PM>₂․₅. The respiratory system, the main way of exposure to these airborne particles, was investigated through an in vitro study assessing the toxic potential of PM on human bronchial epithelial cells (BEAS-2B). It has been demonstrated that the two types of particules have cytotoxic properties and ability to induce gene expression of organic compounds metabolizing enzymes and to generate oxidative stress. These particles have triggered the inflammatory process through the induction of gene expression and protein secretion of cytokines, and changes in the arachidonic acid pathway (leukotrienes, prostaglandin, and thromboxane). Finally, comparative approach for PM₂․₅ sampled in three West African cities highlighted the closeness of particles characteristics in Benin, Côte d'Ivoire and Senegal, and a significant contribution of road traffic emissions in the air pollution.

La pollution atmosphérique et les évènements météorologiques sont reconnus pour avoir des graves conséquences sur la santé telles que la mortalité cardiovasculaire et respiratoire, et par conséquent représentent un enjeu majeur de santé publique. Des travaux plus récents ont suggéré un effet des expositions à ces facteurs environnementaux durant la période intra-utérine. La vie fœtale est déterminante pour le bon développement de l’enfant. L’exposition maternelle aux facteurs environnementaux pendant la grossesse pourrait avoir des conséquences sur les issues de grossesse et la santé à court ou long terme. Par ailleurs, les mécanismes biologiques qui pourraient expliquer l’effet des expositions environnementales sur les issues de grossesse indésirables sont à l’heure actuelle très peu connus. Les objectifs de la thèse étaient : 1) d’étudier les associations entre d’une part la température et l’humidité relative pendant la grossesse et d’autre part le poids de naissance, la durée de gestation et la prématurité ; 2) d’étudier les associations entre l’exposition maternelle aux polluant de l’air et aux évènements météorologiques pendant la grossesse et la méthylation de l’ADN placentaire en utilisant A) une approche agnostique et B) une approche avec a priori basée sur l’intégration de connaissances biologiques. Le premier objectif s’est appuyé les données issues de deux cohortes mère-enfant, EDEN (avec un recrutement à Poitiers et Nancy en 2003-2006) et PELAGIE (Bretagne, 2002-2006) soit au total 5185 couples mère-enfant ; le deuxième objectif s’est appuyé sur un échantillon de 668 femmes de la cohorte EDEN chez qui le placenta a été prélevé et le niveau de méthylation de son ADN caractérisé. Les données quotidiennes de température et d’humidité ont été obtenues de Météo-France et l’exposition à la pollution atmosphérique a été estimée par un modèle de dispersion atmosphérique. Différentes fenêtres d’exposition au cours de la grossesse ont été considérées. Des échantillons de placenta centraux ont été collectés à l’accouchement et la méthylation de l’ADN a été analysée en utilisant la puce Illumina 450K. Pour répondre au premier objectif, des modèles de régression linéaire et des modèles de Cox ont été réalisés. Pour répondre au second objectif, des modèles de régression linéaire robuste, notamment à l’échelle du génome entier, ont été réalisés en appliquant des méthodes de correction de tests multiples telles que Bonferroni et Benjamini-Hochberg. Nos résultats suggèrent un effet délétère de la température et l’humidité sur le poids de naissance et ne mettent pas en évidence d’association entre pollution atmosphérique et issues de grossesse. L’exposition aux polluants atmosphériques (NO2 et PM10) pendant la grossesse était associée à une diminution de la méthylation de l’ADN placentaire pour les gènes ADORA2B et ADARB2 ; le premier gène étant connu pour être potentiellement impliqué dans la pré-éclampsie et l’hypoxie de la femme enceinte et le deuxième étant potentiellement impliqué dans les troubles métaboliques chez l'adulte tels que la circonférence abdominale et l'IMC. Les résultats des approches agnostique et avec a priori étaient cohérents pour le gène ADORA2B. Nous n’avons pas identifié d’association entre les conditions météorologiques et la méthylation de l’ADN placentaire. A notre connaissance, nous sommes les premiers à avoir étudié l’association entre la méthylation de l’ADN dans le tissu placentaire et l’exposition prénatale aux polluants de l’air et aux conditions météorologiques en utilisant des données de l’épigénome entier. Ce travail de thèse ouvre de nouvelles voies possibles concernant les mécanismes d’actions des polluants environnementaux et fournit des pistes quant aux effets à long terme possibles de ces expositions. / Nowadays, air pollution and weather conditions represent a major public health issue. It is recognized that they may have serious consequences for health especially in the most sensitive populations such as pregnant women. More recent studies have suggested an effect of exposure to these environmental factors during the fetal period. Fetal life is a critical period for the healthy development of the child. Maternal exposure to environmental exposures during pregnancy could have serious consequences on pregnancy outcomes and short- and long- term health. Furthermore, the biological mechanisms that could explain the effect of environmental exposures on adverse pregnancy outcomes are largely unknown up to now. The objectives of the thesis were: 1) to study the association between maternal exposure to temperature and relative humidity during pregnancy and birth weight, gestational duration and preterm birth; 2) to study the association between maternal exposure to air pollutants and meteorological conditions during pregnancy and placental DNA methylation using A) an agnostic approach and B) a priori approach based on integration of biological knowledge. The first part of this work relied on data from two mother-child cohorts EDEN (Poitiers and Nancy, 2003-2006) and PELAGIE (Britain, 2002-2006) corresponding to 5185 mother-infant pairs analyzed; and the second part relied on a sample of the EDEN cohort for which methylation data were available (n = 668). Daily data of temperature and humidity were obtained from Météo-France and pollution data were obtained using a dispersion model. Their exposure was averaged over different periods during pregnancy. Central placenta samples were collected at delivery and DNA methylation was analyzed using Illumina 450K chip. For the first objective, linear regression models and Cox models were used. For the second objective, robust linear regression models, especially across the genome-wide, were used and correction methods for multiple testing such as Bonferroni and Benjamini-Hochberg were applied. Our results suggest a deleterious effect of temperature and relative humidity on birth weight and did not show an association between air pollution and pregnancy outcomes. Exposure to air pollutants (NO2 and PM10) during pregnancy was associated with a decrease in placental DNA methylation for ADORA2B and ADARB2 genes; the first gene is known to be potentially involved in preeclampsia and hypoxia of the pregnant woman and the second being potentially involved in metabolic disorders in adults such as abdominal circumference and BMI. The results of agnostic and a priori approaches were consistent for ADORA2B gene. We did not found association between weather conditions and placental DNA methylation. To our knowledge, we are the first to study the association between DNA methylation in the placental tissue and prenatal exposure to air pollutants and weather conditions using data from the entire epigenome. This work opens up new possible pathways regarding mechanisms of action of environmental pollutants and provides pointers as to the possible long-term effects of these exposures.

[pt] Este trabalho tem como finalidade determinar a concentração em massa, caracterizar quimicamente as espécies presentes e identificar as possíveis fontes das amostras de material particulado (MP10 e MP2,5) coletados em locais com (Gericinó, Lagoa e Copacabana) e sem (Botafogo) a influência dos Jogos Olímpicos, no Rio de Janeiro. As amostras de MP foram disponibilizadas pelo Instituto Estadual do Ambiente (INEA) referente ao ano de 2016, sendo os meses de julho a setembro considerados como a temporada Olímpica. A caracterização química das amostras foi realizada por ICP-MS e Cromatografia de Íons (CI). Durante a temporada Olímpica, em 2016, foram reduzidos cerca de 26 porcento de MP10, quando comparados aos anos anteriores na mesma época do ano, por outro lado, o MP2,5 não foi reduzido. De todos os íons solúveis em água analisados, as maiores concentrações foram obtidas para o NO3-, SO4 2- e Na positivo nas duas frações de MP. As altas concentrações dos íons NO3 - e SO4 2- sugerem a presença de fontes antropogênicas. A partir do cálculo de nss (non-sea salt) foi possível observar que os íons Ca2 positivo, K positivo e SO4 2- tiveram uma contribuição marinha baixa. Os metais Fe, Cu e Ti foram os majoritários em todas as amostras nas duas frações de MP, enquanto que elementos como Mn, Pb, V e Ni foram detectados como minoritários. Correlações acima de 0,90 foram observadas entre Ti-Mn e Ti-Fe, sugerindo emissões de ressuspensão do solo e fortes correlações entre V-Ni e VPb mostram a influencia veicular como principal fonte. Finalmente, foi possível observar que houve uma influência dos Jogos Olímpicos na concentração em massa e de algumas espécies no MP2,5, enquanto que no MP10 não foi observada qualquer correlação. / [en] The main aim of this work was to determine the mass concentration, chemically characterize the species present and identify the possible sources of samples of particulate matter (PM10 e PM2.5) collected at sites with (Gericinó, Lagoa e Copacabana) and without (Botafogo) the influence of the Olympic Games in Rio de Janeiro. The PM samples were obtained from the Instituto Estadual do Ambiente (INEA) relative to the year 2016. The Olympic seasons considered were July to September of 2016. The chemical characterization of the samples was performed by ICP-MS and ion chromatography (IC). PM10 during the Olympic period were reduced 26 percent, when compared to previous years at the same time of the year. On the other hand, PM2.5 was not reduced during the Olympic period. Of all the water-soluble ions analyzed, the highest concentrations were obtained for NO3-, SO42- and Na plus in both fractions of PM. High concentrations of NO3 - and SO4 2- suggest the presence of anthropogenic sources. From calculation of non-sea salt was possible to observe that Ca2 plus, K plus and SO4 2- had a low marine contribution. Fe, Cu and Ti were the majority metals of all samples in both fractions of PM, while Mn, Pb, V and Ni were detected as minorities. Correlations above 0.90 are observed between Ti-Mn and Ti-Fe, suggested soil resuspension emissions. Strong correlations coefficients between V-Ni and V-Pb show the vehicular influence as the main source. Finally, it was possible to observe an influence of the Olympic Games in mass concentration and some species in PM2.5, while in PM10 no correlation was observed.

As ações decorrentes das atividades econômicas e industriais têm provocado alterações na biosfera, resultando na quase duplicação da concentração de Gases de Efeito Estufa (GEE) na atmosfera durante o período de 1750 a 1998. A alteração da concentração dos GEE poderá desencadear um aumento da temperatura média no planeta entre 1,4 e 5,8°C nos próximos cem anos (IPCC, 2001a). Para tratar do problema do efeito estufa e suas possíveis conseqüências sobre a humanidade foi estabelecida em 1992, durante a Rio 92, a Convenção Quadro das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas. A Conferência das Partes realizada em Quioto em 1997 destaca-se como uma das mais importantes, uma vez que durante sua realização foi estabelecido um acordo onde se encontram definidas metas de redução da emissão de GEE para os países do ANEXO B (países do ANEXO I com compromissos de redução das emissões de GEE), além de critérios e diretrizes para a utilização dos mecanismos de mercado. Este acordo ficou conhecido como Protocolo de Quioto e estabelece que os países industrializados devem reduzir suas emissões em 5,2% abaixo dos níveis observados em 1990 entre 2008-2012 (primeiro período de compromisso). O Protocolo criou o Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL). A idéia do MDL consiste em que cada tonelada de CO2 deixada de ser emitida, ou retirada da atmosfera por um país em desenvolvimento, poderá ser negociada no mercado mundial através de Certificados de Emissões Reduzidas (CER). Esta tese teve como objetivo geral caracterizar o "mercado de carbono", em especial a participação do Brasil através do MDL. Para tanto foi feita uma análise de como este mercado está sendo formado e como deverá ser sua evolução até a possível formação de mercados futuros. Os objetivos específicos foram: 1) Determinar o tamanho do mercado global e a participação do Brasil (através do MDL) em diversos cenários; e, 2) Analisar se os CER gerados em projetos de MDL, em especial por projetos de seqüestro de carbono, poderiam se tornar uma "commodity ambiental" ou não. Ficou claro que o mercado de carbono já é uma realidade, porém encontra-se em um estágio inicial de sua formação. Para estimar o tamanho do mercado utilizou-se o Modelo CERT (Carbon Emission Reduction Trade). Nos cenários de referência do Modelo a maior participação brasileira no mercado de CER foi de apenas 3,4% (Cenário 7), através da venda de 14,4 milhões de toneladas de carbono, gerando um receita de US$ 237 milhões ao custo de US$ 106,3 milhões. O lucro de todos os projetos de MDL no Brasil foi de US$ 130,7 milhões. Nos cenários alternativos a maior participação foi de 17,8% (Cenário Alternativo 7), através da venda de 32,1 milhões de toneladas de carbono, gerando um receita de US$ 525,6 milhões ao custo de US$ 198 milhões. O lucro de todos os projetos de MDL no Brasil neste caso foi de US$ 327,6 milhões. / The economic and industrial anthropogenic activities are increasing the Green House Gas (GHG) atmospheric concentration. These gases can increase the atmosphere temperature in 1.4 to 5.8°C in the next hundred years (IPCC, 2001a). To solve this problem was created in 1992 the United Nations Framework Convention on Climate Change. The Conference of the Parties held at Kyoto in 1997 was one of the most important, since it created an international agreement about the GHG emission reductions to the ANNEX B countries. This agreement is called the Kyoto Protocol and it determine that the industrialized countries should decrease the GHG emissions in 5,2% below the 1990 levels between 2008-2012 (first period commitment). The Protocol also created the Clean Development Mechanism (CDM). The idea of the CDM is that each tone of CO2 that is reduced or sequestered from the atmosphere by a developing country can be negotiated through Certified Emission Reduction (CER).This thesis had the main objective of understand the "carbon market", in special the Brazilian participation through the CDM. The specific objectives was: 1) Determine the size of the global market and the Brazilian participation (through the CDM) in different scenarios; and, 2) To analyze if the CER created by forest projects can be a environmental commodity. It was clear that the carbon market exists but is in an initial phase. To estimate the size of the market the CERT (Carbon Emission Reduction Trade) Model was used. In the reference scenarios the best Brazilian participation, through the CER, was only 3.4% (Scenario 7), selling 14.4 millions tons of carbon, with a revenue of US$ 237 millions and costs of US$ 106.3 millions. The profits of all CDM projects in Brazil was US$ 130,7 millions. In the alternative scenarios the best Brazilian participation was 17.8% (Alternative Scenario 7), selling 32.1 millions tons of carbon, with a revenue of US$ 525.6 millions and costs of US$ 198 millions. In this case the profits of all CDM projects in Brazil was US$ 327.6 millions.

O material particulado atmosferico é reconhecido como mutagênico. Embora vários compostos já tenham sido identificados nessa matriz, os mesmos não explicam o efeito observado na maioria dos bioensaios realizados. O ensaio de mutagenicidade Salmonella/microssoma tem sido amplamente utilizado para a avaliação de amostras atmosféricas o qual é muito sensível na detecção de vários tipos de mutágenos, pois é realizado com diferentes linhagens de Salmonella typhimurium na presença e ausência de ativação metabólica exógena. O principal objetivo deste trabalho foi verificar a aplicabilidade da utilização de combinações seletivas de linhagens S. typhimurium na caracterização da mutagenicidade de amostras de material particulado total de ar coletado em Limeira, uma cidade do interior do estado de São Paulo sob influência de intenso tráfego, emissões industriais e da agricultura, incluindo o plantio de cana de açúcar. Foram avaliados seis extratos orgânicos obtidos com diclorometano por ultrasonicação, utilizando o método Salmonella/microssoma em microssuspensão na presença e ausência de ativação metabólica (mistura S9) em experimentos de dose-resposta, com quantidade máxima de 50 &#181;g de material orgânico extraído (MOE) por placa. Os pares de linhagens utilizados foram: YG1041/TA98, para verificar a presença de nitrocompostos, como 1- nitropireno e/ou aminas aromáticas; YG5161/TA1538, altamente sensivel aos hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) não substituídos como o benzo[a]pireno (BaP); e YG7108/TA1535, para a indicação de agentes alquilantes. Os resultados indicaram que os compostos que podem melhor explicar os efeitos observados são os nitro e/ou aminas aromáticas e não os HPA não substituídos como o BaP. O par YG7108/TA1535 forneceu respostas negativas para todas as amostras. As combinações seletivas de linhagens S. typhimurium (YG1041/TA98 e YG5161/TA1538) mostraram-se eficientes na caracterização da mutagenicidade de amostras de ar coletadas na cidade de Limeira, podendo ser utilizadas como uma importante ferramenta de auxílio do ensaio Salmonella/microssoma em microssuspensão em estudos de análises quimicas direcionadas pelo efeito biológico (ADEB). As potências mutagênicas observadas com a linhagem TA98 para a cidade de Limeira foram similares aquelas verificadas na Região Metropolitana de São Paulo. A comparação das respostas de mutagenicidade observadas para as amostras analisadas com o perfil de compostos puros, encontrados na literatura, não forneceu candidatos que podem representar a mistura. Mais estudos de mutagenicidade com compostos puros utilizando os pares de linhagens propostos (TA98/YG1041 e TA1538/YG5161) e análises quimicas de extratos fracionados são necessários para verificar se esta abordagem pode ser útil em estudos de ADEB, e consequentemente na descoberta de novos poluentes atmosféricos. / The atmospheric particulate matter is recognized as mutagenic. Although several compounds have been identified in this matrix, they do not explain the observed effect in most bioassays that have been performed. The Salmonella/microsome assay has been widely used for the evaluation of atmospheric samples, The assay is very sensitive in the detection of various types of mutagens, because it is performed with different strains of Salmonella typhimurium in the presence and absence of exogenous metabolic activation. The main objective of this work was to verify the applicability of selective combination of strains in the characterization of mutagenicity of total airborne particulate matter collected in Limeira, a São Paulo State city in a site influenced by heavy traffic, industrial and agricultural emissions, including sugar cane plantations. We tested six extracts obtained with methylene chloride by ultrasonication using the Salmonella/microsome microsuspension protocol in the presence and absence of rat liver S9 in dose response experiments, using 50 &#181;g of extractable organic matter (EOM) as a maximum dose per plate. The following pairs of strains were used: YG1041/TA98, to verify the presence of nitro-compounds, as 1-nitropyrene and/or aromatic amines; YG5161/TA1538, highly sensitive to non-substituted polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) as benzo[a]pyrene (BaP); and YG7108/TA1535, for the indication of alkylating agents. The results indicated that the compounds that can better explain the observed effect are the nitro and/or aromatic amines and not nonsubstituted PAHs such as BaP. The pair YG7108/TA1535 provided negative responses for all the samples. Selective combinations of S. typhimurium strains (YG1041/TA98 and YG5161/TA1538) proved efficient in the characterization of mutagenicity of airborne samples collected in the city of Limeira and can be used as an important tool for the Salmonella/microsome microsuspension assay in effect directed chemical analysis (EDA) studies. The mutagenic potencies observed with TA98 strain for the city of Limeira were similar to those verified in the Metropolitan Region of São Paulo. The comparison of the observed mutagenicity responses for the samples analyzed with the profiles of pure compounds found in the literature did not provide any candidates that could alone represent the mixture. More mutagenicity studies with pure compounds using the proposed pair of strains (TA98/YG1041 and TA1538/YG5161) along with chemical analysis of fractioned extracts are needed to verify if this approach can be useful in EDA studies, and consequently in the discovery of new air priority pollutants.

O material particulado nas frações fina e inalável (MP2,5 e MP10) para três cidades da América Latina (São Paulo Brasil, Lima Peru e Medellín Colômbia) foi analisado quimicamente para a avaliação de fontes de poluição atmosférica e dos riscos à saúde. Em São Paulo, uma campanha extensiva foi realizada ao longo de 2014 no campus da Universidade de São Paulo, com coletas de MP2,5 e MP10. Campanhas intensivas (no inverno) foram realizadas em São Paulo nos anos de 2010, 2013 e 2014, e em Lima e Medellín no ano de 2010. As espécies hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA), íons orgânicos e inorgânicos, e monossacarídeos foram determinadas por técnicas cromatográficas; as espécies carbonáceas (carbono orgânico e elementar) foram determinadas por análise termo-óptica. Os elementos foram determinados por espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado. Os riscos associados à exposição ao material particulado com base nas concentrações de HPA foram avaliados com os índices benzo(a)pireno equivalente (BaPE) e de risco de câncer de pulmão (RCPV). Nas campanhas intensivas de 2010, a concentração média do MP10 foi mais elevada em São Paulo do que nos outros dois sítios, 75% das amostras apresentaram concentrações acima do recomendado pela Organização Mundial da Saúde. A razão levoglucosano/manosano para São Paulo sugeriu a grande contribuição da queima da cana-de-açúcar, que em 2010 ocorreu em 70 % dos municípios do estado. Elementos relacionados às emissões veiculares (Fe, Cu) apresentaram maiores concentrações também em São Paulo. As e Pb tiveram concentrações mais elevadas em Medellín, atribuídos às emissões industriais. A concentração de Ni foi mais elevada em Lima, a espécie é associada às emissões de instalações de fundição de metal e à combustão de óleo em navios. Altos índices de BaPE e RCPV foram observados na maioria das amostras em São Paulo no ano de 2014, alcançando valores críticos no inverno (acima de 1 ng m-3 e 10-4, respectivamente). Além disso, as concentrações de HPA e traçadores de queima de biomassa foram mais elevadas no inverno. As espécies traçadoras de fontes veiculares também foram mais abundantes na campanha intensiva (inverno) devido à menor dispersão de poluentes, menos chuvas e maior frequência de inversões térmicas. A fatoração de matriz positiva permitiu uma melhor compreensão das contribuições de fontes de emissão que afetam o sítio (ressuspensão do solo, emissões industriais, emissão veicular, queima de biomassa e formação secundária). Os resultados enfatizaram a contribuição das emissões veiculares e uma contribuição significativa da queima de biomassa na estação seca (30,9 e 18,3 %, respectivamente). A maior parte do material particulado foi relacionada às fontes locais (veiculares), além da influência da queima de biomassa (cana-de-açúcar e queimas urbanas). Assim, os resultados destacaram a importância e a contribuição das atividades humanas na qualidade do ar nos três sítios latino-americanos. / The particulate matter in the fine and inhalable fractions (PM2.5 and PM10) collected in three Latin American cities (São Paulo, Brazil; Lima, Peru; and Medellín, Colombia) was chemically analysed in order to investigate the sources of atmospheric pollution and related health risks. In São Paulo, a year-round extensive campaign (2014) was conducted at the University of São Paulo campus (PM2.5 and PM10). Intensive campaigns were performed in São Paulo (2010, 2013 and 2014) and in Lima and Medellín (2010). The species such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), organic and inorganic ions and the monosaccharides were determined by chromatographic techniques. The carbonaceous species (organic and elemental carbon) were determined by thermal-optical analysis. Trace elements were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry. The associated risks to particulate matter exposure based on PAH concentrations were assessed with the indexes benzo[a]pyrene equivalent (BaPE) and lung cancer risk (LCR). In 2010, PM10 average concentration was higher in São Paulo than in the other two sites; 75 % of the samples presented concentrations above that recommended by World Health Organization. Levoglucosan/mannosan ratios for São Paulo samples suggested sugarcane burning; in 2010 it occurred in 70 % of São Paulo state municipalities. Vehicular related elements (Fe and Cu) also presented higher concentrations in São Paulo. As and Pb concentrations were higher in Medellín, attributed to industrial emissions. Ni was abundant in Lima atmosphere and associated to emissions from metal smelting facilities and ship heavy oil combustion. High BaPE and LCR were observed in most of the samples in São Paulo in the year of 2014, reaching critical values in the wintertime (above 1 ng m-3 and 10-4, respectively). Also, PAHs and biomass burning tracers concentrations were higher in this season. The vehicular tracer species were also more abundant in the intensive campaign (wintertime) suggesting the lower dispersion conditions, less rainfall and higher frequency of thermal inversions in that period. Positive matrix factorization provided a better comprehension over the contribution sources affecting the site; five different factors were identified: road dust, industrial emissions, vehicular exhaust, biomass burning and secondary formation. The results emphasized the contribution of vehicular emissions and the significant input from biomass combustion in the dry season (30,9 and 18,3 %, respectively). Most of the particulate matter was due to local sources (vehicular), besides the influence of pre-harvest sugarcane and urban biomass burning. Thus, the results emphasize the importance and contribution of the anthropogenic activities in the air quality for the three latin american cities.

O presente estudo teve como objetivo avaliar os compostos carbonílicos na atmosfera da cidade de São Paulo. Para tal medidas de carbonílicos foram feitas empregando metodologia analítica já existente. A influência do ozônio na geração de artefatos durante a amostragem de compostos carbonílicos empregando sorventes sólidos, como C18 e sílica, observada em amostragens diurnas e noturnas ( ausência de O3) permitiu estabelecer um protocolo de amostragem que recomenda a utilização de um coletor de O3 na entrada do cartucho de sílica impregnado com 2,4-dinitro-fenil-hidrazina (DNPH) para evitar possíveis artefatos de amostragem. Os compostos carbonílicos presentes na fase gasosa da atmosfera da cidade de São Paulo foram medidos durante o inverno de 1999, em dois sítios distintos, Cidade Universitária (CID) e Água Funda (AF). Semelhante a outras regiões urbanas do mundo, os carbonílicos majoritários foram formaldeído (0,6-46,7 ppbv) e acetaldeído (1,2-75,3 ppbv). Os carbonílicos de peso molecular maior (>C2) tiveram abundância relativa de 20-40%, sendo acetona (0,3-13,0 ppbv), acroleína (0,1-5,2 ppbv), propionaldeído (0,5-8,5 ppbv), isômeros C4 (0,1-2,4 ppbv), benzaldeído (0,1-5,4 ppbv), valeraldeído (0,1-3,5 ppbv), m-tolualdeído (0,1-2,4 ppbv) e hexaldeído (0,1-4,5 ppbv). As razões de concentração para acetaldeído/formaldeído > l em julho sugerem que a contribuição das emissões diretas é predominante. Já no mês de agosto, foi observada uma diminuição das razões médias, 1,1-1,3 (manhã), 0,7-0,8 (meio-dia) e 0,6 (tarde), indicando que há contribuição de emissões diretas na manhã e nos outros períodos prevalece a formação fotoquímica in situ. Neste trabalho, a influência de parâmetros meteorológicos nos níveis dos compostos carbonílicos foi verificada em alguns eventos. Foram propostas fontes de emissão através de correlações com CO e O3. As correlações no sítio CID em agosto mostraram que a contribuição das emissões veiculares é muito importante pela manhã, mas a influência dos processos fotoquímicos foi observada nos períodos seguintes. Finalmente, considera-se que este trabalho contribuiu para uma compreensão atual sobre o panorama dos carbonílicos na cidade e para o estudo em grande escala que permitirá diagnosticar e prever os episódios de poluição na cidade de São Paulo. / The goals of this study were to evaluate the carbonylic compounds in the atmosphere of São Paulo City. To accomplish this, measures were carried out using the pre-existent analytical methodology. The ozone influence in artifacts generation during carbonyls sampling using solid sorbents such as C18 and silica, observed through day and night samples, allowed to establish a sampling protocol which recommends the utilization of an ozone scrubber at the upstream end of the DNPH-impregnated silica cartridge to avoid eventual sarnpling artifacts. Carbonyl compounds present in the gaseous phase of São Paulo atmosphere were measured during winter, 1999, at two different sites, Cidade Universitária (CID) and Água Funda (AF). As observed in other urban regions of the world, the major carbonyls were formaldehyde (0,6-46, 7 ppbv) e acetaldehyde (1,2-75,3 ppbv). Toe higher molecular weight carbonyls (>C2) showed relative abundances of 20-40%, being acetone (0,3-13,0 ppbv), acrolein (0,1-5,2 ppbv), propionaldehyde (0,5-8,5 ppbv), isomers C4 (0,1-2,4 ppbv), benzaldehyde (0,1-5,4 ppbv), valeraldehyde (0,1-3,5 ppbv), m-tolualdehyde (0,1-2,4 ppbv) and hexaldehyde (0,1-4,5 ppbv). The acetaldehyde/formaldehyde (A/F) ratio >1 in July suggests that direct emissions influence is predominant. In August, a decrease in average concentration was observed, 1,1-1,3 (morning), 0,7-0,8 (midday) and 0,6 (evening), indicating the direct emissions contribution in the morning, while for the other periods the in situ photochemical formation prevails. At the present work, the influence of meteorological parameters in carbonyls levels was also pointed out for some events. The emission sources are proposed by calculating the correlations between carbonyls and CO and O3. The correlations found for the CID site in August showed that the vehicular emissions are very important in the morning, but the influence of photochemical processes was observed in the subsequent periods. Finally, this work contributed to a current comprehension of the carbonyls panorama in the city and for the large scale study that will allow the diagnosis and mimic of the urban chemical environment in São Paulo City.

O material particulado nas frações fina e inalável (MP2,5 e MP10) para três cidades da América Latina (São Paulo Brasil, Lima Peru e Medellín Colômbia) foi analisado quimicamente para a avaliação de fontes de poluição atmosférica e dos riscos à saúde. Em São Paulo, uma campanha extensiva foi realizada ao longo de 2014 no campus da Universidade de São Paulo, com coletas de MP2,5 e MP10. Campanhas intensivas (no inverno) foram realizadas em São Paulo nos anos de 2010, 2013 e 2014, e em Lima e Medellín no ano de 2010. As espécies hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA), íons orgânicos e inorgânicos, e monossacarídeos foram determinadas por técnicas cromatográficas; as espécies carbonáceas (carbono orgânico e elementar) foram determinadas por análise termo-óptica. Os elementos foram determinados por espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado. Os riscos associados à exposição ao material particulado com base nas concentrações de HPA foram avaliados com os índices benzo(a)pireno equivalente (BaPE) e de risco de câncer de pulmão (RCPV). Nas campanhas intensivas de 2010, a concentração média do MP10 foi mais elevada em São Paulo do que nos outros dois sítios, 75% das amostras apresentaram concentrações acima do recomendado pela Organização Mundial da Saúde. A razão levoglucosano/manosano para São Paulo sugeriu a grande contribuição da queima da cana-de-açúcar, que em 2010 ocorreu em 70 % dos municípios do estado. Elementos relacionados às emissões veiculares (Fe, Cu) apresentaram maiores concentrações também em São Paulo. As e Pb tiveram concentrações mais elevadas em Medellín, atribuídos às emissões industriais. A concentração de Ni foi mais elevada em Lima, a espécie é associada às emissões de instalações de fundição de metal e à combustão de óleo em navios. Altos índices de BaPE e RCPV foram observados na maioria das amostras em São Paulo no ano de 2014, alcançando valores críticos no inverno (acima de 1 ng m-3 e 10-4, respectivamente). Além disso, as concentrações de HPA e traçadores de queima de biomassa foram mais elevadas no inverno. As espécies traçadoras de fontes veiculares também foram mais abundantes na campanha intensiva (inverno) devido à menor dispersão de poluentes, menos chuvas e maior frequência de inversões térmicas. A fatoração de matriz positiva permitiu uma melhor compreensão das contribuições de fontes de emissão que afetam o sítio (ressuspensão do solo, emissões industriais, emissão veicular, queima de biomassa e formação secundária). Os resultados enfatizaram a contribuição das emissões veiculares e uma contribuição significativa da queima de biomassa na estação seca (30,9 e 18,3 %, respectivamente). A maior parte do material particulado foi relacionada às fontes locais (veiculares), além da influência da queima de biomassa (cana-de-açúcar e queimas urbanas). Assim, os resultados destacaram a importância e a contribuição das atividades humanas na qualidade do ar nos três sítios latino-americanos. / The particulate matter in the fine and inhalable fractions (PM2.5 and PM10) collected in three Latin American cities (São Paulo, Brazil; Lima, Peru; and Medellín, Colombia) was chemically analysed in order to investigate the sources of atmospheric pollution and related health risks. In São Paulo, a year-round extensive campaign (2014) was conducted at the University of São Paulo campus (PM2.5 and PM10). Intensive campaigns were performed in São Paulo (2010, 2013 and 2014) and in Lima and Medellín (2010). The species such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), organic and inorganic ions and the monosaccharides were determined by chromatographic techniques. The carbonaceous species (organic and elemental carbon) were determined by thermal-optical analysis. Trace elements were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry. The associated risks to particulate matter exposure based on PAH concentrations were assessed with the indexes benzo[a]pyrene equivalent (BaPE) and lung cancer risk (LCR). In 2010, PM10 average concentration was higher in São Paulo than in the other two sites; 75 % of the samples presented concentrations above that recommended by World Health Organization. Levoglucosan/mannosan ratios for São Paulo samples suggested sugarcane burning; in 2010 it occurred in 70 % of São Paulo state municipalities. Vehicular related elements (Fe and Cu) also presented higher concentrations in São Paulo. As and Pb concentrations were higher in Medellín, attributed to industrial emissions. Ni was abundant in Lima atmosphere and associated to emissions from metal smelting facilities and ship heavy oil combustion. High BaPE and LCR were observed in most of the samples in São Paulo in the year of 2014, reaching critical values in the wintertime (above 1 ng m-3 and 10-4, respectively). Also, PAHs and biomass burning tracers concentrations were higher in this season. The vehicular tracer species were also more abundant in the intensive campaign (wintertime) suggesting the lower dispersion conditions, less rainfall and higher frequency of thermal inversions in that period. Positive matrix factorization provided a better comprehension over the contribution sources affecting the site; five different factors were identified: road dust, industrial emissions, vehicular exhaust, biomass burning and secondary formation. The results emphasized the contribution of vehicular emissions and the significant input from biomass combustion in the dry season (30,9 and 18,3 %, respectively). Most of the particulate matter was due to local sources (vehicular), besides the influence of pre-harvest sugarcane and urban biomass burning. Thus, the results emphasize the importance and contribution of the anthropogenic activities in the air quality for the three latin american cities.