[pt] Estuários são corpos de água costeiros semi-fechados que servem como receptores finais de matéria orgânica. Os contaminantes emergentes correspondem, na maioria dos casos, a contaminantes não regulamentados, que podem ser candidatos a regulamentação futura, dependendo da pesquisa sobre seus efeitos potenciais para a saúde e dados de monitoramento relativos à sua ocorrência. Este é o caso dos produtos farmacêuticos e de cuidados pessoais (PPCPs) que possuem origem da contaminação antropogênica pela liberação contínua em águas residuárias ou diretamente no meio ambiente (via excreção humana e animal) sendo frequentemente persistentes e bioacumuláveis com difícil avaliação precisa do impacto no meio ambiente pela infinidade de fontes de entrada no ambiente. Este trabalho visa então o monitoramento de PPCPs na Lagoa de Piratininga que se localiza a leste da Baía de Guanabara, a qual passa por um acelerado processo de expansão residencial e comercial. Visando a otimização de tempo e custo, a extração das amostras foi definida com base em testes de diferentes metodologias, como a extração em fase sólida (SPE), etapa necessária para purificação do extrato. A identificação e quantificação foi realizada por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas em modo de monitoramento seletivo de íons (SIM) por aliar sensibilidade à elevada seletividade. Para análise por cromatografia gasosa ambos os métodos, porém, necessitam de prévia derivatização para formação de composto volátil. Para avaliar a qualidade do método, foi confirmada a linearidade das curvas analíticas pelo valor do coeficiente de determinação (R2) e pelo teste F na análise da variância (ANOVA) da regressão. A homocedasticidade dos dados foi confirmada pelo teste de Breusch e Pagan. O Limite de Detecção (LD) variou de 0,11 a 0,52 ng g-1. A repetibilidade, expressa através do desvio padrão relativo (DPR) apresentou valores inferiores a 30 por cento. A recuperação média dos analitos variou de 60 por cento a 118 por cento. O método validado foi aplicado para a análise do sedimento da Lagoa de Piratininga e obteve resultados que indicam uma presença significativa dos fármacos bisfenol A, beta-estradiol e ibuprofeno. / [en] Estuaries are defined as a semi-enclosed water that serve as final receptors of organic matter. Emerging contaminants correspond, in most cases, to unregulated contaminants, which may be candidates for future regulation depending on research on their potential health efects and monitoring data regarding their occurrence. This is the case of the pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) which the contamination origin is above all anthropogenic and continuously released in wastewater or directly in the environment (via human and animal excretion). They are more often persistent and bioaccumulable and the accurate assessment of PPCPs impact on the environment is as difficult as there is a multitude of input sources in environment. This work then aims to monitor PPCPs in the Piratininga lagoon which is located east of the Guanabara Bay, that is undergoing an accelerated process of residential and commercial expansion. In order to optimize time and cost, the sample extraction was defined based on tests of different methodologies, such as Solid Phase Extraction (SPE), a necessary step for extract purification. Identification and quantification were performed by gas chromatography coupled with mass spectrometry in Selected Ion Monitoring mode (SIM), combining sensitivity with high selectivity. For gas chromatography analysis, both methods, however, require prior derivatization to form a volatile compound. To assess the quality of the method, the linearity of the analytical curves was confirmed by the coefficient of determination (R2) value and by the F-test in the analysis of variance (ANOVA) of the regression. The homoscedasticity of the data was confirmed by the Breusch-Pagan test. The Limit of Detection (LOD) ranged from 0.11 to 0.52 ng g-1. Repeatability, expressed through the relative standard deviation (RSD), showed values below 30 percent. The average recovery of the analytes ranged from 59,8 percent to 100,7 percent. The validated method was applied to analyze sediment from Piratininga Lagoon and obtained results indicating a significant presence of the pharmaceuticals bisphenol A, beta-estradiol, and ibuprofen.

[pt] Modelos ambientais são ferramentas importantes para a avaliação de impactos, para o controle da poluição e para medidas de remediação e de segurança em um Sistema de Gerenciamento Ambiental. Esses modelos fornecem uma estimativa do comportamento de algumas substâncias químicas (contaminantes) nos compartimentos ambientais (água, ar, solo e sedimento) em função das características físico- químicas e de transporte dessas substâncias e de dados ambientais. O estudo da transferência de substâncias químicas entre os compartimentos ambientais e as concentrações resultantes nesses compartimentos é um pré- requisito indispensável para a avaliação da provável exposição, de processos de acumulação e da toxicidade para os organismos vivos, incluindo o homem. Nesse trabalho, o contaminante de interesse é o urânio usado no ciclo do combustível nuclear. Nesse caso, as águas superficiais representam um importante caminho pelo qual o material radioativo pode ser dispersado de uma instalação nuclear para o meio ambiente e daí para o homem. O transporte do urânio em uma lagoa artificial, que recebe os efluentes tratados das Unidades de Fabricação de Pó e Pastilhas de UO2 (Indústrias Nucleares do Brasil S.A. em Resende/RJ) foi estudado. A partir de análises do urânio total no sedimento da lagoa, por fluorimetria, de julho a dezembro de 2002, o coeficiente de distribuição (KD) foi calculado. O valor encontrado para KD confirma o caminho principal de transporte do urânio para o sedimento. Com o auxílio de dados meteorológicos, verificou-se que as menores concentrações de urânio total no sedimento ocorreram durante os meses de chuva. / [en] Environmental models are important tools for impact evaluation, pollution control and remediation and safety measures in an Environment Management System. These models provide an estimate of the behavior of some chemicals (contaminants) in the environmental compartments (water, air, soil and sediment) as a function of the physical chemical and transport characteristics of these substances and of environmental data. The study of the contaminant transfer among the environmental compartments and the resulting concentrations in these compartments is an essential prerequisite for assessing the likely exposition, the accumulation processes and the toxicity for the living organisms, including man. In this work, the contaminant of interest is the uranium used in the nuclear fuel cycle. In this case, the surface waters represent an important pathway by which the radioactive material can be dispersed from a nuclear installation to the environment and from there to man. The uranium transport in an artificial pond, that receives the treated effluents from the uranium dioxide (UO2) powder and pellets plants (Indústrias Nucleares do Brasil S.A. em Resende/RJ), was studied. From the analyses of total uranium in the pond sediment, by fluorimetry, from July to December of 2002, the distribution coefficient (KD) was calculated. The value found for KD confirms the main pathway for uranium transport to the sediment. With the aid of meteorological data, it was observed that the lower concentrations of total uranium in the sediment occurred during the rainy months.

[pt] A presente dissertação tem como objetivo realizar um levantamento sobre o relevo de fundo, o tipo de material e a qualidade dos sedimentos quanto a contaminação, da Lagoa de Jacarepaguá, Rio de Janeiro, para auxiliar os programas ambientais de revitalização do Complexo Lagunar da Baixada de Jacarepaguá, que estão sendo desenvolvidos na área, focando as Olimpíadas de 2016. Na primeira etapa realizou-se a batimetria da Lagoa. Foram adquiridas profundidades georreferenciadas em campo e gerados modelos batimétricos em 2 e 3 dimensões, nos quais foram identificadas cavidades e um platô de baixa profundidade no interior da Lagoa. Na segunda etapa foram coletadas amostras de sedimentos da Lagoa, em variadas profundidades, para os ensaios da caracterização geotécnica. Com estes resultados identificou-se a presença predominante de 2 tipos de sedimentos, arenosos localizados no platô raso e siltosos nas cavidades, e alto teor de matéria orgânica e baixa densidade nas amostras siltosas. Complementarmente, foram ensaiadas duas amostras arenosas para determinação dos parâmetros de permeabilidade e de resistência ao cisalhamento, visando gerar dados adicionais para possível aproveitamento deste material como aterro, caso dragado. Na terceira, e última etapa, foi realizada uma nova coleta de sedimentos, para análise química dos metais Bário, Cádmio, Chumbo, Cobre, Cromo, Ferro, Manganês, Mercúrio, Níquel e Zinco e Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPA’s), cujos resultados indicaram uma acumulação de alguns metais na área de influência de deságüe do Arroio Pavuna. Concatenando os resultados obtidos nas 3 etapas, considerase necessário e emergencial o cessamento das descargas de efluentes, nos rios afluentes à Lagoa, e a dragagem do sedimento arenoso localizado no platô, resultando em um canal central mais profundo, um aumento da coluna d’água que implicará no melhoramento do fluxo de troca de água entre a Lagoa e o mar, acelerando a recuperação do ecossistema lagunar de uma forma geral. / [en] The present dissertation aims at conducting a survey on the bottom morphology, the material type and quality of sediment contamination, in the Jacarepaguá Lagoon, Rio de Janeiro, to assist the environmental programs working on the revitalization the Lagoon area, focusing on the 2016 Olympics. In the first stage the bathymetry of the Lagoon was executed. Georeferenced depth measurements were acquired in the field and bathymetric models in 2 and 3 dimensions were generated, where cavities and a shallow plateau inside the Lagoon were identified. In the second stage, sediment samples of the Lagoon were collected - from varied depths - for the geotechnical characterization tests. Based on the results, the presence of two predominant types of sediments was identified, sandy sediments located on the shallow plateau and silty sediments on the cavities, as well as high content of organic matter and low density in silty samples. In addition, two sandy samples were tested to determine the permeability and shear strength parameters in order to gather additional data for possible use of this material in civil construction (if dredged). In the third and final stage new sediment samples were collected for chemical analysis of the metals Barium, Cadmium, Lead, Copper, Chromium, Iron, Manganese, Mercury, Nickel and Zinc as well as Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH s). The results indicated an accumulation of some metals in the drainage area of the Pavuna Creek. Concatenating the results obtained in these three stages, it is considered necessary and urgent to stop the effluent discharges into the Lagoon s tributary rivers as well as to dredge the sandy sediment located in the plateau, that would result in a deeper central channel, an increase of water column leading to an improved flow of water exchange between the Lagoon and the sea, accelerating the recovery of the Lagoon s ecosystem in general.

[pt] Os modelos de balanço de massa servem como ferramenta para compreender e/ou quantificar o comportamento e destino de compostos químicos no meio ambiente, através dos diferentes compartimentos ambientais. Estes têm como finalidade principal a obtenção de um panorama geral e observação das conexões entre diversos fatores que impactam na concentração, no transporte e na transformação de compostos químicos. A Lagoa Rodrigo de Freitas e o Complexo Lagunar de Jacarepaguá, no Rio de Janeiro, são regiões costeiras que funcionam como bacias de acumulação sofrendo constantemente com problemas relacionados à poluição, por estarem situadas em regiões de alta urbanização, densidade demográfica e fluxo de veículos. Trabalhos de monitoramento realizados nas regiões apontam que as lagoas apresentam concentrações elevadas de metais, que quando liberados no meio ambiente tendem a se distribuir e acumular em diferentes compartimentos, bióticos e abióticos. Estes contaminantes apresentam persistência ambiental, estão frequentemente biodisponíveis no compartimento aquático e muitas vezes levam a efeitos tóxicos, tanto para a biota exposta quanto para os humanos. Todavia algumas regiões são de difícil monitoramento devido a questões logísticas e financeiras, e o uso desse tipo de modelagem vêm sendo empregada como uma ferramenta interessante. Neste contexto, o presente trabalho descreve os resultados da modelagem ambiental, tendo a aquivalência como critério de equilíbrio, na análise do destino e transporte de diferentes metais nas duas regiões supracitadas, através da estimativa e discussão das taxas de fluxos, regiões de acúmulo, variações locais e graus de complexidade dos modelos. Os resultados indicam que, em ambos os casos, houve um bom ajuste dos modelos para a realidade local. Na Lagoa Rodrigo de Freitas a maior remoção de metais ocorreu através do ar (89,88 por cento). Água e sedimento (49,11 por cento) foram as regiões que mais trocaram metais, sendo também a poeira urbana uma importante fonte de troca. Sedimento, poeira urbana e emissões diretas no meio aquático contribuíram mais significativamente para o transporte de metais para a água (maior 75 por cento). Na Lagoa de Jacarepaguá a maior remoção de metais ocorreu através do ar (49,36 por cento) e soterramento (28,42 por cento). A advecção do ar (49,39 por cento) e da água (44,68 por cento) foram as maiores vias de remoção de metais na Lagoa da Tijuca, enquanto na Lagoa de Marapendi a remoção se deu quase exclusivamente através da advecção no ar. A advecção da água e o sedimento foram as principais fontes de metais para as águas das Lagoas de Jacarepaguá e Tijuca, enquanto o ar foi o responsável por grande parte desse aporte na Lagoa de Marapendi, sendo justificado pela configuração espacial das lagoas e as premissas adotadas no modelo. As regiões com maior tendência de acúmulo de metais foram o sedimento, o solo e a poeira urbana. O maior grau de complexidade do modelo em comparação a um modelo mais simplificado e a maior quantidade/confiabilidade dos dados ambientais aumentaram a precisão das predições do modelo. Estes resultados certificam o uso desse tipo de modelagem como ferramenta auxiliar no controle, classificação e avaliação de risco e tomada de decisões pelos órgãos competentes. / [en] Mass balance models serve as a tool to understand and/or quantify the behavior and fate of chemical compounds in the environment, across different environmental compartments. These have as main purpose to obtain an overview and observation of the connections between different factors that impact the concentration, transport, and transformation of chemical compounds. The Rodrigo de Freitas lagoon and the Jacarepaguá lagoonal complex, in Rio de Janeiro, are coastal regions that function as accumulation basins, constantly suffering from problems related to pollution, as they are located in regions of high urbanization, demographic density and vehicles flow. Monitoring work carried out in the regions indicates that the lagoons have high concentrations of metals, which when released into the environment tend to be distributed and accumulated in different compartments, biotic and abiotic. These contaminants have environmental persistence, are often bioavailable in the aquatic compartment, and often lead to toxic effects, both for exposed biota and for humans. However, some regions are difficult to monitor due to logistical and financial issues, and the use of this type of modeling has been used as an interesting tool. In this context, the present work describes the results of the environmental modeling, having aquivalence as a balance criterion, in the analysis of the destination and transport of different metals in the two aforementioned regions, through the estimation and discussion of the flow rates, accumulation regions, local variations and degrees of complexity of the models. The results indicate that, in both cases, there was a good adjustment of the models to the local reality. In Rodrigo de Freitas lagoon, the highest removal of metals occurred through air (89.88 per cent). Water and sediment (49.11 per cent) were the regions that most exchanged metals, with road dust also being and important source of exchange. Sediment, road dust, and direct emissions into aquatic environment contributed most significantly to the transport of metals into water (more than 75 per cent). In the Jacarepaguá lagoon, the highest metal removal occurred through air (49.36 per cent) and burial (28.42 per cent). Air (49.39 per cent) and water (44.68 per cent) advection were the major means of metal removal in the Tijuca lagoon, while in the Marapendi lagoon removal occurred almost exclusively through air advection. The advection in water and sediment were the main sources of metals for the waters of the Jacarepaguá and Tijuca lagoons, while the air was responsible for a large part of this contribution in the Marapendi lagoon, being justified by the spatial configuration of the lagoons and the assumptions adopted in the model. The regions with the greatest tendency for metal accumulation were sediment, soil and road dust. The greater degree of complexity of the model compared to a more simplified model and the greater quantity/reliability of the environmental data increased the accuracy of the model s predictions. These results certify the use of this type of modeling as an auxiliary tool in the control, classification and risk assessment, and decision-making by the competent agencies.