A areia de fundição aglomerada com a resina fenólica se transforma num resíduo perigoso após o seu uso na indústria metalúrgica. O fenol, o meta-cresol e orto-cresol foram os principais compostos encontrados na areia de fundição. O presente trabalho tem por objetivo estudar a capacidade de degradação bacteriana do fenol, do meta-cresol e do orto-cresol. Para tanto foi isolada uma cepa proveniente de um resíduo de extração de petróleo tendo sido identificada pelo MALDI-Biotyper como sendo do gênero Burkholderia . Foi realizado o processo de ativação e crescimento bacteriano em pH 6,5, 180 rpm, 28°C e meio de cultura com mínimo de nutrientes, tendo como fonte de carbono areia de fundição contaminada com a resina fenólica. Durante os ensaios foram estudados o crescimento da bactéria bem como a degradação dos compostos fenólicos citados neste texto. A quantificação do fenol, meta-cresol e orto-cresol livres foram determinadas pelo método de cromatografia líquida de alta performance (HPLC - High Performance Liquid Chromatography ). A taxa de degradação para as três substâncias foi de 100%. / The casting sand agglomerated with the phenolic resin becomes a hazardous waste after its use in the metallurgical industry. The main compounds found in sand are phenol and its derivatives ortho-cresol and meta-cresol. The present work aims to study the bacterial degradability of the phenolic compounds present in the foundry sand. A strain from na oil extraction residue was isolated and identified by MALDI-Biotyper as Burkholderia diffusa. It was carried out the process of bacterial activation and growth at pH 6.5, 180rpm of agitation, temperature of 28°C and culture médium with minimum nutrients, using phenolic sand as the only source of carbon. During the tests the growth of the bacterium as well as the degradation of the phenolic compounds were studied. Quantification of free phenol, meta-cresol and ortho-cresol was determined by the high performance liquid chromatography (HPLC) method. The degradation rate for the three substances was 100%.

Orientador: Chang Hung Kiang / Banca: Holger Weiss / Banca: Elton Gloeden / Banca: Adriana Ururahy Soriano / Banca: Everton de Oliveira / Resumo: Em uma área contaminada por querosene de aviação tem sido realizado monitoramento desde 2005, por meio de amostragens de água com periodicidade trimestral e análise de compostos orgânicos monoramaticos, parâmetros físico-químicos e indicadores de atenuação natural, com vistas a compreender os processos de biodegradação atuantes. Na área-fonte a tendência de esgotamento dos compostos BTEX está relacionada à redução desses compostos no LNAPL. Em outras regiões tem sido observado que a concentração de BTEX na fase aquosa, se correlaciona bem com a flutuação do lençol freático. O monitoramento contínuo e a modelagem numérica da área de estudo permitiu observar que a massa de BTEX é fortemente controlada pela flutuação do nível d'água. Mesmo sob regime de flutuação do lençol freático, a pluma de BTEX está estabilizada em uma faixa estreita, como resultado da curta meia-vida desses compostos. As elevadas taxas de biodegradação, estimadas utilizando simulações numéricas, são indicativas de elevados valores de cinética de biodegradação, bem como da importância da redução de Fe (III) e da metanogênese como mecanismos de destruição de BTEX na área de estudo. Modelos de transporte reativo para simular as reações de biodegradação foram capazes de reproduzir a evolução geoquímica das águas subterrâneas, bem como estimar a cinética das reações. A principal contribuição deste trabalho foi avaliar a efetividade da atenuação natural em aquíferos lateríticos, determinando os mecanismos de solubilização do LNAPL e variações de massa da fase dissolvida em função do nível d'água, bem como avaliar a biodegradação dos compostos monoaromáticos sob uma perspectiva geoquímica / Abstract: A jet fuel contaminated site has been monitored since 2005 with quarterly frequency for sampling and analysis of monoramatic organic compounds, physical chemistry parameters and natural attenuation indicators to help understand active biodegradation processes. In the source zone a depletion trend of BTEX compounds is related to BTEX reduction in the of LNAPL compounds. In other regions has been observed that BTEX concentration in aqueous phase correlates well with water table fluctuation. Through continuous monitoring and numerical modeling it was possible to observe mass of BTEX is strongly controlled by water table fluctuation. Even under water table fluctuation regime, BTEX plume is stabilized in a very narrow zone as result of short halflife of these compounds in the study area. The elevated biodegradation rates estimated using numerical simulations are indicative of high biodegradation kinetic as well as balanced importance of Fe(III) reduction and methanogenesis as mechanisms of BTEX destruction in the study area. Reactive transport modeling was capable of reproducing the geochemical evolution of groundwater using the attributed reactions as well as estimating the reaction kinetics. The main contribution of this work was to evaluate the effectiveness of natural attenuation in lateritic aquifers, understanding the mechanisms of LNAPL solubilization and mass variations of the dissolved phase depending on the water level, and to evaluate the biodegradation of monoaromatic compounds under a geochemical perspective / Doutor

A pesquisa avalia comparativamente algumas propriedades físicas e químicas da poliamida 6.6 convencional e biodegradável. Avalia também o tempo de biodegradabilidade da amostra de fio biodegradável e convencional. As propriedades físicas analisadas foram de resistência, alongamento e tenacidade. Já as propriedades químicas foram relativas ao comportamento das amostras quanto ao tingimento e avaliações de solidez posteriores ao tingimento. As amostras avaliadas foram retiradas de malhas produzidas com fio de poliamida 80 dtex f68 x 2, normal e biodegradável, sendo purgadas, alvejadas e tintas. Os resultados das análises físicas, apesar de estatisticamente diferente, possuem os valores das médias muito próximos, o que na prática representam valores aceitáveis dentro do controle estatístico de processo. Ambas as amostras normal e biodegradável apresentaram mesmo comportamento químico, não havendo nenhuma diferença. Com relação ao tempo de biodegradabilidade, sob condições laboratoriais, o dióxido de carbono produzido pelas amostras foi monitorado e medido para determinar a porcentagem de biodegradação de acordo com a norma ASTM D 5511. O fio biodegradável apresenta um tempo de biodegradação 16 vezes mais rápido do que o fio de poliamida normal, tendo 81,7% de biodegradação após 735 dias de teste. Isto representa um ganho muito grande em termos ecológicos, tratando-se de uma fibra sintética / The study evaluates comparatively some physical and chemical properties of conventional and biodegradable polyamide 6.6. It also evaluates the period of biodegradation of the biodegradable and conventional yarn. The physical properties analyzed were strength, elongation and toughness. The chemical properties were related on the behavior of the samples in dyeing and evaluation of subsequent strength dyeing. The evaluated samples were taken from knitwear produced with polyamide yarn 80 dtex f68 x 2, normal and biodegradable, being purged, bleached and dyed. The results of the physical tests, although statistically different, have values very near the average, which in practice represent acceptable values within the statistical control process. Both normal and biodegradable samples had the same chemical behavior, and there is no difference. With respect to biodegradation time under laboratory conditions, the carbon dioxide produced by the samples was monitored and measured to determine the percentage of biodegradation according to ASTM D 5511. The biodegradable yarn has a biodegradation time 16 times faster the yarn normal polyamide, having 81.7% biodegradation after 735 days of testing. This is an expressive gain in ecological terms for a synthetic fiber

A biopolpação consiste no biotratamento de madeira por fungos degradadores de lignina como etapa prévia à produção de polpa celulósica. De uma forma geral, as madeiras biotratadas facilitam os processos posteriores de polpação. Entretanto, ensaios anteriores que avaliaram a biopolpação em escala piloto mostraram que é difícil estabelecer os cultivos de basidiomicetos de interesse livre de bolores contaminantes, já que não é fácil controlar perfeitamente a assepsia durante a inoculação. Para contribuir com o avanço do processo de biopolpação, este trabalho avaliou os cultivos mistos de Ceriporiopsis subvermispora e Phanerochaete chrysosporium sobre madeira de Eucalyptus grandis e Eucalyptus urograndis em regimes de incubação em temperaturas variáveis e em condições não assépticas. A estratégia de iniciar os cultivos em temperatura mais elevada (37°C) e depois manter as culturas em temperaturas variáveis de 27°C e 37°C se mostrou eficiente para inibir o crescimento de contaminantes indesejáveis tanto nos cultivos mistos como nos individuais de cada espécie avaliada. Para avaliar o efeito do biotratamento da madeira numa etapa subsequente de polpação quimiotermomecânica (CTMP) foi feito um estudo preliminar de ajuste de variáveis de polpação por refinamento mecânico de cavacos pré-digeridos com licor alcalino contendo sulfito de sódio. Os dados mostraram que é possível simular o rendimento e as características fisico-mecânicas de polpas industriais empregando uma etapa de pré-digestão dos cavacos com 6% de Na2SO3 e 3% de NaOH a 120°C por 2 h, seguida de desfibramento e refino em refinador de discos. As curvas de refino nesse processo CTMP mostraram que os cavacos biotratados deram origem a polpas com 300 mL de Freeness (CSF) consumindo menos energia do que o observado para o refino da madeira controle. As economias de energia chegaram a 60% em alguns casos, porém não foram maximizadas pelo efeito sinérgico do cultivo misto dos dois basidiomicetos em questão. Experimentos adicionais foram desenvolvidos empregando as espécies fúngicas Pycnoporus sanguineus e Trametes versicolor que foram eficientes para competir com contaminantes mesmo a 27oC. Neste caso, as economias de energia no processo CTMP subsequente somente foram obtidas com tempos mais longos de biotratamento (30 dias) e ainda assim os valores obtidos foram inferiores àqueles obtidos com as madeiras biotratadas por C. subvermispora e P. chrysosporium. Também a combinação das espécies C. subvermispora e Pleurotus ostreatus foi avaliada. Neste caso havia informação prévia da literatura indicando um efeito sinérgico da ação das duas espécies no que diz respeito a secreção da enzima manganês-peroxidase (MnP) e na degradação de lignina. Os resultados corroboraram que os cultivos mistos de C. subvermispora e P.ostreatus proporcionam maior produção de MnP do que os cultivos individuais de cada espécie. Por outro lado, P. ostreatus foi ineficiente para promover a redução do consumo de energia no processo CTMP subsequente. Os cultivos mistos também não proporcionaram efeito superior àquele observado com o cultivo individual de C. subvermispora. / Biopulping involves the wood biotreatment by selected white-rot fungi as a pretreatment step of conventional pulping processes. In general, the biotreated wood facilitates the subsequent pulping processes. However, previous studies on pilot scale showed that the process is susceptible to contamination by molds when the inoculation and biodegradation steps are carried out under non-aseptic conditions. To contribute with the biopulping progress this study evaluated the use of mixed cultures of Ceriporiopsis subvermispora and Phanerochaete chrysosporium acting on Eucalyptus grandis and Eucalyptus urograndis wood under non aseptic conditions where incubation was performed at varied temperatures. The simple strategy of initiating the incubation at 37°C for 3 days followed by a non-controlled step where the temperature could oscillate in the range of 27°C to 37°C proved to be efficient to inhibit the growth of contaminants. To evaluate the wood biotreatment effect in a subsequent step of chemithermomechanical pulping (CTMP), a preliminary study to adjust pulping variables was performed. Wood chips were predigested with alkaline-sulfite liquor, fibrillated and refined in a disk refiner. It was possible to simulate the yield and physico-mechanical properties of industrial CTMP pulps using a pre-digestion stage with 6% of Na2SO3 and 3% of NaOH at 120°C for 2 h. The refing curves in the CTMP process showed that the biotreated chips required less energy to reach 300 mL of Freeness (CSF) in the pulps than energy required to refine the control wood chips. Energy savings reached 60% in some cases, but were not maximized by the eventual synergic effect of the mixed cultures of the two basidiomycetes. Additional experiments were developed using the fungal species Trametes versicolor and Pycnoporus sanguineus that were efficient to compete with contaminants even at 27°C. In this case, the energy savings in the subsequent CTMP process were obtained only after long biotreatment times (30 days) and these values were lower than those obtained with the biotreated wood by C. subvermispora and P. chrysosporium. The combination C. subvermispora and Pleurotus ostreatus was also evaluated. In this case, previous literature information indicated some synergic effect of the two species regarding secretion of manganese peroxidase (MnP) and lignin degradation. The results corroborated that the mixed cultures of C. subvermispora and P.ostreatus provided an increased production of MnP compared to the individual cultivation of each species. On the other hand, P.ostreatus was not efficient to promote energy savings in the subsequent CTMP process. The mixed cultures did not provide increased energy savings as compared with the individual biotreatment with C. subvermispora.

A contaminação ambiental por pesticidas é uma preocupação cada vez mais presente, como indicam estudos que detectam frequentemente estes compostos em água e solo, e visto a importância destes, faz-se necessário a compreensão do seu impacto em organismos não alvo. Dessa forma, o estudo da resposta adaptativa bacteriana a herbicidas vem de encontro com a necessidade descrita, além de fornecer novos dados a cerca da regulação metabólica na possível biotransformação destes compostos. Neste estudo, o sistema antioxidante foi alvo de análises para a compreensão de sua participação neste processo, além de evidenciar a regulação diferencial de isoenzimas em bactéria exposta à herbicida. Para tanto, inicialmente um estudo de biodegradação apontou que o isolado bacteriano Enterobacter asburiae SD1 é capaz de degradar s-metolachlor em cerca de 30% com 13 h de cultivo em meio mineral, na presença de 1,25 mM do herbicida. Porém, a biodegradação também ocorreu em meio de cultura com fonte de carbono alternativa ao s-metolachlor, o que juntamente com o crescimento diferencial entre os meios, sugeriu uma resposta fisiológica adaptativa à diferentes condições nas quais o herbicida estava presente. Conhecido em estudos de resposta global a estresse, o sistema antioxidante foi avaliado na presença do herbicida e em diferentes consituições de meio de cultura, o que culminou em vias preferenciais ativadas conforme as características dos meios. Na presença de somente s-metolachlor como fonte de carbono (meio mineral), a enzima glutation S-transferase foi ativada, mostrando prioridade no reconhecimento e metabolização do s-metolachlor. Já na presença de outras fontes de carbono, além do herbicida, as vias de combate ao estresse oxidativo, representadas pelas enzimas catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD) e glutationa redutase (GR), foram ativadas primeiramente. Além disso, foi possível também avaliar a ativação diferencial das isoenzimas de CAT e SOD frente ao s-metolachlor, sendo que a isoenzima Mn-SOD merece destaque pela importância na resposta adaptativa, visto que a deleção do gene sodA (Mn- SOD), causou danos a membrana e desequilíbrio no trabalho cooperativo enzimático no combate às ERO\'s (espécies reativas de oxigênio). Finalmente, a integração dos diferentes níveis de um metabolismo na resposta do sistema antioxidante bacteriano foi mostrado através do estudo com a via de controle traducional formada pela proteína EF-P (elongation factor P). Esta proteína atua na fidelidade do processo de síntese de proteína, e a deleção do gene efp que a codifica, bem como outras proteínas envolvidas na ativação desta via, resultou no desequilíbrio celular, gerando estresse oxidativo, potencializado pela presença do herbicida paraquat. Este trabalho reúne resultados bastante relevantes para a compreensão do papel do sistema antioxidante bacteriano, em condições de estresse gerado pela presença de herbicidas, e oferece dados importantes referentes a integração e regulação de vias bioquímicas na ativação do sistema antioxidante, bem como para uma eficiente resposta adaptativa deste sistema. / The environmental contamination by pesticides is an increasing concern, as frequently showed in studies with detection of these compounds in water and soil. In fact, the understanding of pesticide effect on non-target organisms is necessary given the importance of pesticide and its sustentable use. The study of bacterial adaptive response to pesticide can show how the metabolic regulation happens, as well as provide new data about biotransformation of these xenobiotics. For this propose, firstly the biodegradation analyse showed the Enterobacter asburiae SD1 strain has capacity to degrade the s-metolachlor herbicide in around 30% of your initial concentration (1,25 mM), in 13 h of cultivation in mineral medium. However, the degradation was also observed on the presence of alternative carbon source, what suggests, together the differential growth, the bacteria can show an adaptive response to different conditions represented by the media constitution. The antioxidant system, a global sensor to stress, was evaluated in E. asburiae SD1 cultivated in different media, to see what is the effect of s-metolachlor herbicide in the antioxidant response. It was possible to observe preferential pathways activated according to medium characteristics, such as the activation of glutathione Stransferase in the presence of only s-metolachlor as carbon source. This result was explained by the bacterial need to recognize and metabolize a new molecule. On the other hand, in the presence of alternative carbon source, in addition to herbicide, the pathways to combat oxidative stress, as those constituted by catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD) and glutathione reductase (GR), were firstly activated. Besides this, the differential activation was observed among the isoenzymes of CAT and SOD, wich special attention to Mn-SOD, which one had an important role in the adptive responde to herbicide. This affirmation was justified when de delection of sodA gene (Mn-SOD) induced membrane damage and disruption in the cooperative work of antioxidant enzymes in bacteria exposed to s-metolachlor. Finally, the integration of different levels of metabolism in the antioxidant response was showed through study with a pathway envolved in the translational control which has the elongation factor-P (EFP) as one important protein. This enzyme acts in the fidelity during the protein synthesis, and its absence, caused by efp gene delection, as well others two protein important to activate the EFP, induced the oxidative stress, increased by the paraquat herbicide. The present work collects relevant results for understanding of the role of bacterial antioxidant system in the stress condition induced by herbicide presence, and also offers important data about integration and regulation of biochemical pathway in the antioxidant system activation for an efficient adaptative response.

O presente trabalho desenvolveu um estudo sobre a blenda polimérica Polipropileno/Poli(3-hidroxibutirato) (PP/PHB). Os principais objetivos desta pesquisa foram estudar a compatibilização da blenda PP/PHB, a influência da prévia fotodegradação sobre a biodegradação da blenda e o comportamento individual do PHB frente a fotodegradação. As blendas PP/PHB foram obtidas nas composições 90/10, 80/20, 70/30 e 60/40 (em peso) numa extrusora dupla-rosca. O estudo da compatibilização foi feito para a blenda PP/PHB 80/20 contendo ou não 10% dos seguintes compatibilizantes: polipropileno grafitizado com anidrido maleico (PP-g-MAn), poli(etileno-co-acrilato de metila) (P(E-co-MA)), poli(etileno-co-metacrilato de glicidila) (P(E-co-GMA)) e poli(etileno-co-acrilato de metila-co-metacrilato de glicidila) (P(E-co-MA-co-GMA)). A caracterização dos materiais foi realizada através de análises morfológicas, químicas e ensaios mecânicos (tração e impacto). Os resultados obtidos permitiram classificar a eficácia dos compatibilizantes na seguinte ordem: P(E-co-MA-co-GMA) >> P(E-co-MA) > P(E-co-GMA) PP-g-MAn. A fotodegradação do PHB foi investigada expondo-se este material numa câmara de envelhecimento artificial por 3, 6, 9 e 12 semanas. O efeito da radiação UV no PHB foi monitorado através de mudanças na sua massa molar, estruturas química e cristalina, bem como nas suas propriedades térmicas, morfológicas, óticas, mecânicas e de biodegradação. A radiação UV causou uma série de mudanças em todas as propriedades analisadas. Estes efeitos, entretanto, não se mostraram muito severos e um dos motivos apontados para isso foi a baixa transmitância da radiação UV apresentada pela amostra de PHB estudada, o que gerou um perfil de degradação muito pronunciado neste material. As blendas PP/PHB em todas as suas composições foram submetidas à radiação UV por 2 e 4 semanas e tiveram a sua biodegradabilidade avaliada por ensaios de perda de massa e de respirometria de Bartha (medida da produção de CO2). Os materiais antes e após as diferentes degradações foram caracterizados através de análises químicas, térmicas, morfológicas e de massa molar. Primeiramente, observou-se que, antes de qualquer degradação, a biodegradação da fase PHB foi suprimida dentro das blendas, o que foi atribuído ao PHB constituir a fase dispersa das misturas. A prévia fotodegradação retardou a biodegradação do PHB e acelerou a biodegradação do PP e de todas as blendas PP/PHB. A maior capacidade biodegradativa do PP e das blendas foi relacionada à cisão de cadeia e formação de grupos funcionais oxidados durante a exposição à radiação ultravioleta. / In this work Polypropylene/Poly(3-hydroxybutyrate) (PP/PHB) blend was studied. In particular the compatibilization and the influence of a previous photodegradation on the biodegradation of the blend were investigated. In order to understand the photodegradation of the blends it was also necessary to study the photodegradation of PHB. The compositions of the PP/PHB blends studied ranged from 90/10 to 60/40 (by weight). These blends were obtained using a twin screw extruder. The compatibilization was evaluated using a PP/PHB blend 80/20 containing or not 10% of the following compatibilizers: maleic anhydride grafted polypropylene (PP-g-MAH), poly(ethylene-co-methyl acrylate) (P(E-co-MA)), poly(ethylene-co-glycidyl methacrylate) (P(E-co-GMA)) and poly(ethylene-co-methyl acrylate-co-glycidyl methacrylate) (P(E-co-MA-co-GMA)). The blends obtained were characterized through their morphological, chemical and mechanical properties (tensile and impact tests). The results obtained enabled the classification of the compatibilizers efficiency in the following order: P(E-co-MA-co-GMA) >> P(E-co-MA) > P(E-co-GMA) PP-g-MAH. PHB photodegradability was investigated through its exposure to artificial UV radiation in a weathering chamber for 3, 6, 9 and 12 weeks. The photodegradation effect was followed by changes of molecular weight, of chemical and crystalline structures, of thermal, morphological, optical and mechanical properties, as well as of biodegradability. UV radiation caused several changes in all the properties evaluated, however, these effects were not very severe. These results could be explained in light of the low UV radiation transmittance of the PHB sample studied, which caused a strong degradation profile for this material. PP/PHB blends in all compositions were exposed to UV radiation for 2 and 4 weeks and had their biodegradability evaluated using the weight loss and the Bartha respirometer tests (CO2 production measurement). The materials before and after the different degradations were characterized by chemical, thermal, morphological and molar mass analysis. First, it was observed that, before any degradation, the biodegradation of the PHB phase was suppressed in the blends, most likely due to the fact that PHB was the dispersed phase within the mixtures studied. Previous photodegradation delayed PHB biodegradation and sped up the biodegradation of PP and all PP/PHB blends. The greater biodegradability of PP and blends was attributed to the chain scission and formation of oxidized functional groups taking place during ultraviolet radiation exposure.

Orientador: Gustavo Quevedo Romero / Banca: Martín Francisco Pareja / Banca: Marcelo da Silva Moretti / Resumo: Entender os efeitos da biodiversidade sobre as comunidades e processos ecossistêmicos é fundamental diante das crescentes taxas de extinções e alterações nos ecossistemas naturais. A diversidade pode influenciar o consumo de recursos que regem processos ecossistêmicos através de dois mecanismos principais: (i) propriedades complementares de espécies incluindo partição de nicho e facilitação e (ii) fortes efeitos de espécies dominantes sobre a função de interesse (efeito de seleção). Detritos de matéria orgânica (e.g. folhas mortas) representam a base da produção primária em muitos ecossistemas. Os atributos funcionais dos detritos podem alterar o ambiente e influenciar a composição e a estruturação da comunidade associada, bem como o funcionamento ecossistêmico. Assim, investigamos se a diversidade de detritos afeta a colonização, a sobrevivência de insetos detritívoros e o processamento de detritos em fitotelmatas da bromélia Quesnelia arvensis. Manipulamos a diversidade de detritos em bromélias e avaliamos o impacto da identidade e atributos funcionais desses detritos sobre a comunidade de invertebrados aquáticos (colonização e sobrevivência) e em um processo ecossistêmico chave, a decomposição. A composição de colonizadores foi afetada pela diversidade de detritos. Esses resultados indicam que a disponibilidade de fontes diversas de recursos variados fornecem mais oportunidades aos detritívoros aquáticos e terrestres para aperfeiçoar a aquisição de nutrientes e se estabelecer no sistema. Os maiores níveis de sobrevivência dos Chironomidae foram detectados em duas monoculturas (espécies individuais dos detritos) e na policultura (mistura das espécies de detritos); ainda, a sobrevivência na policultura foi maior que a média das monoculturas. Estes resultados indicam haver, na policultura, um efeito de seleção positiva para Chironomidae. Outros detritívoros (Scirtidae e Trichoptera) ... / Abstract: Understanding the biodiversity effects on community and ecosystem processes is crucial in the face of growing extinction rates and shifts in natural ecosystems. Diversity can influence the consumption of resources governing ecosystem processes through two main mechanisms: (i) complementary properties of species, including niche partitioning and facilitation and (ii) strong dominant species effects on the function of interest (selection effect). Detritus of organic matter (e.g. dead leaves) are the base of primary production in many ecosystems. Detritus functional traits may alter the environment and influence the composition and structure of the associated community, as well as ecosystem functioning. Thus, we investigated if detritus diversity affects the 20 colonization and survival of detritivorous aquatic insects and the detritus processing in phytotelmata of tank bromeliads (Quesnelia arvensis). We manipulated the leaf litter diversity in bromeliads and evaluated the effects on the aquatic invertebrate community (colonization and survival) and a key ecosystem process, decomposition. The higher values of Chironomidae survival were detected for the polyculture (mixed leaf species) and two monocultures (single leaf species); also, the effect of polyculture is greater than the mean of the monocultures. These results indicate a positive selection effect for Chironomidae. Other detritivores (Scirtidae and Trichoptera) were not affected by detritus diversity. Contrary to prediction, decomposition rate was not affected by leaf detritus diversity. This can be explained by the fact that two of three detritivores were not affected in the survival. These two (Scirtidae and Trichoptera) must have, by complementarity, occupied the Chironomidae niche for the detritus consumption. The composition of aquatic and terrestrial colonizing arthropods was affected by detritus diversity. These results indicate that the availability of different resources ... / Mestre

A contaminação causada por metais pesados no solo é uma grande preocupação ecológica, devido ao seu potencial nocivo à qualidade ambiental e a vitalidade dos seres vivos, além da alta persistência no ambiente. O cobre (Cu) é um micronutriente essencial aos vegetais, porém em excesso pode causar danos na morfofisiologia dos vegetais. Compreender os mecanismos que as plantas utilizam para combater a toxicidade causada por esse metal é de grande importância para o desenvolvimento de programas de fitorremediação. Nesse contexto, o objetivo dessa pesquisa foi avaliar as respostas morfofisiológicas e a tolerância de espécies arbóreas expostas a diferentes concentrações de cobre no solo. Para caracterizar o efeito do Cu sobre a morfofisiologia e tolerância das plantas foram realizados dois experimentos. No primeiro experimento foi utilizado delineamento inteiramente casualizado (DIC) com três espécies florestais Myroxylon peruiferum L. (Óleo Bálsamo), Hymenaea courbaril (Jatobá) e Peltophorum dubium (Canafístula) e cinco concentrações de cobre (CuSO4.5H2O) 0, 50, 100, 200 e 400 mg kg-¹, com quatro repetições por tratamento, em substrato de solo acondicionados em vasos. Foram avaliados os parâmetros de crescimento, clorofilas, a atividade enzimática antioxidante, teor de prolina, trocas gasosas foliares, teor de cobre nos tecidos e no solo e índices. O excesso do Cu no solo não afetou o crescimento vegetativo das três espécies no período pesquisado. Entretanto, foi observado redução no teor da clorofila com o aumento do cobre no solo. As espécies apresentaram sistema de defesa enzimático antioxidante (SOD, APX, CAT, GPX) em combate as espécies reativas de oxigênio (ERO). As plantas de M. peruiferum apresentaram maiores teores de prolina no tecido foliar em relação às demais espécies. O excesso de Cu induziu nas três espécies um declínio na fotossíntese que pode ser atribuído à limitação bioquímica, e também em M. peruiferum limitação estomática. As três espécies acumularam o Cu nas raízes. Plantas de M. peruiferum absorveram menos Cu em seus tecidos, com característica de planta exclusora. As plantas de H. courbaril, P. dubium e M. peruiferum apresentaram tolerância e são indicadas para a revegetação de solos contaminados com cobre e a programas de fitorremediação como a fitoestabilização. No segundo experimento o delineamento experimental foi em blocos ao acaso (DBC) com cinco concentrações de cobre (CuSO4.5H2O) 0, 100, 200, 400 e 800 mg kg-¹, com quatro repetições. A espécie arbórea utilizada foi Jatobá - Hymenaea courbaril L. Foram avaliados os parâmetros de crescimento, trocas gasosas, morfologia radicular, teor de Cu nos tecidos e índices. O Cu até a concentração de 200 mg Kg-¹ favoreceu o crescimento, trocas gasosas e morfologia radicular das plantas de H. courbaril. O excesso do Cu no solo afetou o crescimento vegetativo e causou declínio na taxa fotossintética devido à limitação bioquímica. Na concentração de 800 mg Kg-¹ o cobre causou alterações nas respostas fotossintéticas com menor taxa fotossintética líquida máxima (Amax), taxa de respiração no escuro (Rd), ponto de compensação de luz (LCP), ponto de saturação de luz (LSP) e rendimento quântico aparente (α). Foi observado também inibição do sistema radicular a exposição ao excesso de Cu. O Cu foi acumulado nas raízes como mecanismo de tolerância. As plantas de H. courbaril apresentaram tolerância ao excesso de Cu no solo, e essa arbórea é indicada para recuperação de áreas contaminadas com esse metal. / The contamination caused by heavy metals in the soil is a major ecological concern because of its potential harmful effects to the environmental quality and vitality of life, and also the high persistence in the environment. Copper (Cu) is an essential micronutrient for plants, but in excess can cause damage to the morphophysiology of plants. Understanding the mechanisms used by plants to control the toxicity caused by this metal is very important for the development of phytoremediation programs. In this context, the objective of this research was to evaluate the morphological and physiological responses and tolerance of tree species exposed to different concentrations of copper in the soil. Two experiments were performed in order to characterize the effect of Cu on the morphophysiology and tolerance of plants. The first experiment used a completely randomized design (CRD) with three forest species Myroxylon peruiferum L. (Balm Oil), Hymenaea (Jatoba) and Peltophorum dubium (Canafístula) and five concentrations of copper (CuSO4.5H2O) 0, 50, 100 200 and 400 mg kg-¹ in pots containing soil as substrate, with four replications per treatment. The trial evaluated the growth parameters, chlorophyll, antioxidant enzyme activity, proline content, leaf gas exchange, copper content in tissues and soil and indexes. The excess Cu in soil did not affect the vegetative growth of the three species in the period evaluated. However, a reduction in the chlorophyll content was observed with the increasing of copper in the soil. The species presented enzymatic antioxidant defense system (SOD, APX, CAT, GPX) to control reactive oxygen species (ROS). Plants of M. peruiferum showed higher proline content in the leaf tissue compared to the other species. The excess Cu induced a decrease in the photosynthesis of the three species which can be attributed to biochemical limitation, and also a stomatal limitation in M. peruiferum. The three species accumulated Cu in the roots. M. peruiferum plants absorbed less Cu in their tissues, a characteristic of a Cu-exclusion plant. H. courbaril, P. dubium and M. peruiferum showed tolerance and are suitable for revegetation of soils contaminated with copper and phytoremediation programs such as phytostabilization. The second experiment used a randomized block design (RBD) with five copper concentrations (CuSO4.5H2O) 0, 100, 200, 400 and 800 mg kg-¹ and four replications. Jatobá - Hymenaea L. was the tree species used and the trial evaluated growth parameters, gas exchange, root morphology, Cu content in the tissues and indexes. Cu content up to 200 mg kg-¹ favored growth, gas exchange and root morphology of H. courbaril plants. The excess Cu in the soil affected the vegetative growth and caused decline in the photosynthetic rate due to biochemical limitation. At concentration of 800 mg kg-¹ copper caused changes in the photosynthetic responses, showing decreased maximum net photosynthetic rate (Amax), respiration rate in the dark (Rd), light compensation point (LCP), light saturation point (LSP ) and apparent quantum yield (α). Exposure to excessive Cu also caused inhibition of root system. The Cu was accumulated in the roots as a mechanism of tolerance. The H. courbaril plants showed tolerance to excess Cu in the soil and is suitable for recovery of areas contaminated with this metal.

O objetivo deste trabalho foi a seleção de bactérias capazes de biodegradar os pesticidas organoclorados dieldrin, DDD e PCP. Inicialmente, foram realizados os ensaios de tolerância visando à seleção das bactérias degradadoras; posteriormente foram realizados os ensaios de biodegradação em meio liquido utilizando a bactéria selecionada. Dentre as 14 linhagens bacterianas isoladas testadas, selecionou-se a linhagem Pseudomonas aeruginosa L2-1 por apresentar maior tolerância a todos os pesticidas. Os ensaios de biodegradação foram realizados em diferentes meios de cultura, variando-se a concentração de glicose, a fonte de nitrogênio e a presença de ramnolipídeo. Os ensaios de biodegradação foram realizados determinando-se a concentração de pesticida, a concentração de glicose, o número de células viáveis, e o pH. O meio de cultura que mais favoreceu a biodegradação dos três pesticidas foi o meio com nitrato de sódio e 0,5% de glicose, obtendo-se biodegradação de aproximadamente 50% para cada pesticida após três dias de incubação. Na ausência de glicose, o meio com nitrato de amônio e 0,1% de ramnolipídeo, favoreceu a biodegradação, obtendo-se após 14 dias de incubação 36,8% de biodegradação de dieldrin; 33,7% de DDD e 42,8% de PCP. De uma forma geral, as taxas de biodegradação pela P. aeruginosa L2-1 foram maiores em menores concentrações de glicose e na presença de ramnolipídeo. Ao alterar a fonte de nitrogênio foram observados resultados diversos sobre a taxa de biodegradação: na ausência de glicose, o nitrato de sódio favoreceu a biodegradação de PCP, enquanto o nitrato de amônio favoreceu a biodegradação de dieldrin, na presença de glicose observou-se o inverso. A taxa de biodegradação do DDD não foi significativamente alterada ao variar a fonte de nitrogênio. A bactéria selecionada P. aeruginosa L2-1 apresentou potencial para biodegradação de pesticidas organoclorados, sendo que as condições nutricionais do meio influenciaram diretamente a biodegradação. / The objective of this work was the selection of bacteria capable of biodegrading the organochloride pesticides dieldrin, DDD and PCP. Initially tolerance tests were conducted in order to select degrading bacteria subsequently, biodegradation tests were carried out in liquid medium using the selected bacteria. Among the 14 bacterial isolated strains, Pseudomonas aeruginosa L2-1 was selected due to its greater tolerance to all pesticides. The biodegradation tests were conducted on different culture media, varying the concentrations of glucose, nitrogen source and presence of rhamnolipid. Biodegradation studies were performed by measuring the concentration of pesticide, the concentration of glucose, the number of viable cell and pH during time. The best medium for the biodegradation of all three pesticides was composed of sodium nitrate and 0.5% glucose, giving approximately 50% yield after three days of incubation. In the absence of glucose, the medium containing ammonium nitrate and 0.1% rhamnolipid improved biodegradation yielding, after 14 days of incubation, 36.8% biodegradation of dieldrin; 33.7% DDD and 42.8% of PCP. In general, the biodegradation rates of pesticides by P. aeruginosa L2-1 were greater at lower concentrations of glucose and in the presence of rhamnolipid. Nitrogen source had different effects on the rate of biodegradation: in the absence of glucose, sodium nitrate favored the biodegradation of PCP, whereas ammonium nitrate favored the biodegradation of dieldrin; and in the presence of glucose, it was observed the opposite. The biodegradation rate of the DDD was not significantly altered by the nitrogen source tested. The selected bacteria, P. aeruginosa L2-1, showed potential for the biodegradation of organochloride pesticides demonstrating that nutritional conditions has a direct effect on degradation yields.

No presente trabalho foram estudados os metabólitos gerados no processo de biodegradação do corante Remazol brilliant blue R (RBBR) pelo fungo Tinctoporellus sp. em meio líquido. Foi investigada a descoloração do meio de fermentação causada por o processo de degradação, monitorando-se a absorbância da solução durante 17 dias por espectrofotometria UV-Vis. Na presença do fungo Tinctoporellus sp. observou-se uma perda de 90% da coloração do meio de crescimento contendo RBBR 90% em um período de 12 dias. Um experimento de degradação do RBBR em 6 L foi realizado e, após 12 dias, o micélio foi filtrado do meio líquido e os analitos foram extraídos do meio de cultura utilizando-se técnicas de extração em fase sólida. O extrato obtido neste processo foi submetido a separações cromatográficas em gel de Sephadex LH-20, sílica gel derivatizada com grupo C18, assim como purificações por HPLC. Estas separações permitiram o isolamento e identificação de quatro produtos da degradação do corante, derivados antraquinônicos, dos quais três ainda não conhecidos. Além disso, três sesquiterpenos irregulares tremulanos, também inéditos, foram isolados e identificados, a partir do meio de cultura de degradação do RBBR. / In the present study we have investigated metabolites generated during the biodegradation process of the dye Remazol Brilliant Blue R (RBBR), by the action of the marine-derived fungus Tinctoporellus sp. in liquid medium. The decolorization of the fermentation medium caused by the degradation process was monitored by measuring the medium absorbance by UV-Vis during 17 days. The growth medium of Tinctoporellus sp. decolorized up to 90% after 12 days. RBBR degradation experiment with Tinctoporellus sp. performed in large scale during 12 days afforded four dye degradation products, identified as anthraquinone derivatives, three of which not yet new reported in the literature. These anthraquinone derivatives have been isolated by chromatography techniques and identified by spectroscopic analysis. Additionally, three novel tremulane terpenes have also been isolated and identified.