Made available in DSpace on 2012-09-06T01:12:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) 536.pdf: 3890906 bytes, checksum: 8ae5ec88829fe213ab8005119f3545b8 (MD5) Previous issue date: 2002 / Nesse estudo a fauna de macroinvertebrados aquáticos foi utilizada na avaliação do degradação ambiental de ecossistemas de rios decorrente do uso de pesticidas em cultivos olerícolas. O estudo foi desenvolvido numa pequena localidade chamada São Lourenço, no município de Nova Friburgo, RJ, que representa uma dos principais produtores de legumes e hortaliças consumidas na região metropolitana do estado Rio de Janeiro. Este projeto buscou avaliar, através da fauna de macroinvertebrados bentônicos, o impacto ambiental sobre os rios locais. Além disso buscou-se também contribuir para o entendimento da resposta da fauna de macroinvertebrados aquáticos ao uso combinado de diferentes formulações de pesticidas; testar a possibilidade de usar medidas bioindicadoras baseadas na comunidade macrobentônica para avaliação qualidade da água. O desenho experimental foi desenvolvido baseado no fato de que sistemas agrícolas são impactados tanto pelo desmatamento e assoreamento, quanto pelo uso de pesticidas. Assim tentou-se individualizar o efeito do uso de pesticidas, dos demais impactos associados ao desmatamento e assoreamento. Os resultados das análises ambientais revelaram um gradiente de degradação, com as áreas florestadas sendo classificadas como de maior integridade, as áreas desmatadas como de integridade intermediária e as áreas de cultivo como de integridade pobre. As análises de pesticidas anticolinesterásicos baseados em ensaios enzimáticos não detectaram contaminação nas áreas cultivadas. Já os resultados da análises biológicas revelaram que a fauna das áreas de cultivo foram distintamente mais afetadas que a das áreas desmatadas. Nas áreas desmatadas observou-se uma redução na abundância de espécies, com a manutenção na riqueza de táxons. Já nas áreas de cultivo observou-se além da perda na abundância de espécies uma redução em 50 por cento da riqueza de táxons. O contraste entre os resultados negativos das análises laboratoriais de pesticidas e a redução na riqueza de táxons foi um resultado inesperado, mas que demonstra as dificuldades de se realizar um monitoramento eficiente da contaminação por pesticidas utilizando apenas metodologias laboratoriais e constata a importância da realização de análises biológicas como medida complementar para avaliação do impacto ambiental em áreas agrícolas.

Mestre -- Escola Nacional de Saude Publica, Rio de Janeiro, 2002.

[pt] Os hidrocarbonetos monoaromáticos constituintes da gasolina (BTEX) têm sido encontrados em aquiferos devido aos vazamentos de tanques de armazenamento e sua consequente dissolução na água subterrânea. No Brasil existe ainda um agravante: o etanol é utilizado como aditivo à gasolina, o que promove um aumento na profundidade de percolação dos poluentes, já que atua como cossolvente e possui degradação preferencial. Alterações nas condições químicas do meio ambiente proporcionam, por conseqüência, adaptações na dinâmica de sobrevivência da microbiota residente. Em um ambiente redutor com baixo nível de manganês, ausência de nitratos e presença significativa de óxidos de ferro, o Fe(III) passa a ser o receptor de elétrons preferencial para a biodegradação anaeróbia da matéria orgânica. Com o objetivo de avaliar a biodegradação anaeróbia da mistura BTEX-Etanol em aquífero tropical, mediada pela redução de Fe(III), foram desenvolvidos microcosmos anaeróbios, envolvendo solo homogêneo saturado com água não contaminada e água contaminada com mistura de BTEX-Etanol. A partir da quantificação e análise da atividade microbiana degradadora, dos resíduos da contaminação e do teor de Fe(+2), foi possível verificar o aumento da disponibilização de ferro oriundo dos respectivos óxidos e também da produção de Fe(+2) durante o tempo de incubação, bem como o período de adaptação dos microorganismos, variação de sua atividade e a queda dos níveis dos BTEX-Etanol. Estes resultados podem ser um indicativo da ocorrência de uma atenuação natural, porém, estudos mais extensos são necessários, incluindo uma metodologia mais adequada para medir as especiações do ferro. / [en] Gasoline monoaromatic hydrocarbons (BTEX) have been detected in aquifers due to storage tank spills from gas stations that lead to their consequent dissolution on groundwater. An aggravating factor in Brazil is ethanol being used as additive to gasoline, promoting an increase on pollutants percolation in soil since it works as co-solvent and is preferentially degraded. Therefore, changes on environmental chemical conditions promote adaptations of the survival dynamic of native microorganisms. In a reducing environment with low levels of manganese, absence of nitrate and significant presence of iron oxides, Fe(III) becomes the preferential electron acceptor for anaerobic biodegradation of organic matter. In order to evaluate this anaerobic biodegradation of BTEXEthanol mixture in a tropical aquifer, mediated by Fe(III) reduction, anaerobic microcosms were developed involving homogeneous soil saturated with noncontaminated and BTEX-Ethanol contaminated water. Quantifying and analyzing microbial activity, contamination residues and Fe(+2) contents allowed to verify increases of iron availability from the respective oxides and Fe(+2) production throughout the assay, as well as the period of microbial adaptation, the variation of microbial activity and the decrease of BTEX-Ethanol levels. These results may be indicative of the occurrence of natural attenuation. However, more studies are needed, including a better methodology to measure iron speciation in these experimental conditions.

[pt] A mobilidade dos hidrocarbonetos de petróleo e os processos de remediação aos quais estão sendo submetidos são de fundamental importância para o gerenciamento de áreas contaminadas. A biorremediação é uma tecnologia multidisciplinar, que envolve ciências como a microbiologia, a engenharia, a geologia e a química, baseada na habilidade dos microrganismos de utilizar o contaminante como fonte exclusiva de energia para o funcionamento de seu metabolismo. O estudo de solos residuais tropicais é de valiosa contribuição para a comunidade científica brasileira por serem encontrados poucos trabalhos na literatura a respeito do comportamento de contaminantes orgânicos nestes solos. O objetivo desta dissertação de mestrado foi estudar a mobilidade de um óleo mineral em um solo arenoso inerte e em um solo residual indeformado. Neste último, em se tratando de um solo microbiologicamente ativo, foram também analisadas a biodegradação do contaminante e a influência da temperatura na atividade degradadora e na descida do óleo. Os ensaios com o solo arenoso inerte, representado por esferas de vidro industrializadas, contaram com uma etapa inicial de testes no intuito de desenvolver as metodologias de adensamento, de saturação e de drenagem. A contaminação somente se deu após a delineação do perfil dos ensaios. Com a finalidade de avaliar a mobilidade do contaminante na coluna de solo, após 24 horas foram realizadas as análises por extração e determinação gravimétrica de hidrocarbonetos totais de petróleo (TPH) e a ressonância magnética nuclear (RMN) das amostras de solo de cada segmento. Os resultados obtidos mostraram que o contaminante migrou facilmente através da coluna de solo arenoso. Os ensaios com o solo residual consistiram na contaminação de colunas de solo indeformado pelo mesmo óleo utilizado nos ensaios com o solo inerte, sob duas condições distintas: Sob a ação de refletores e em condições normais de temperatura. Foram realizadas análises químicas (TPH e RMN) e de atividade degradadora microbiana a cada 5cm, a fim de avaliar a influência dos microorganismos do solo no processo de degradação do contaminante ao longo dos 157 dias de monitoramento. Os resultados obtidos indicaram que o óleo é susceptível aos processos de biodegradação pela microbiota nativa, mostrando uma relação direta entre a atividade degradadora dos microrganismos do solo e a queda na concentração de hidrocarbonetos de petróleo. / [en] Petroleum hydrocarbons´ mobility and remediation processes to which they are submitted are of great importance to the management of contaminated areas. The investigation of tropical residual soils is of valuable contribution to the scientific community, not only in Brazil but also across the world, once there is little research work concerning the behavior of organic contaminants in these soils. The main goal of the present thesis was to study the mobility of a mineral oil in sandy and tropical residual silty soils. Since the latter constitutes a microbiologically active soil, both the biodegradation processes of the contaminant and the influence of temperature on its mobility through the porous media and on the degrading activity of the microbial population inhabiting the soil have been evaluated. The experiments regarding the sandy idle soil, represented by perfect industrialized spheres, counted on a initial stage of tests, in order to develop the methodologies most adequate to a situation where the capillary fringe does not represent a considerable portion of the column´s height. The contamination itself only took place after the outline of the whole experiment. With the purpose of analyzing the contaminant´s mobility after 24 hours, every sample of soil from each different section of the column has been chemically and microbiologically analyzed. The results have shown that the mineral oil migrated easily through the porous media. The experiments making use of the tropical residual soil consisted on the contamination of soil columns through their top by the same mineral oil applied to the first experiment. However the experiment took place under two distinct conditions: Under an increase of temperature (represented by the influence of reflectors) and under natural conditions of temperature. The bioremediation of soils contaminated by petroleum hydrocarbons is a multidisciplinary technology which involves sciences such as microbiology, engineering, geology and chemistry, and is based on the ability of microorganisms to utilize contaminants as an exclusive source of energy for the functioning of their metabolisms. Therefore, on the experiments in which the residual soil was the object of investigation, soil samples from the columns´ overture day have been subject to chemical (TPH and MNR) e microbiological (FDA) analysis in order to evaluate the influence of soil microorganisms on the biodegradation processes of the mineral oil throughout the 157 days of experiments. The results have shown that the tropical residual soil studied in the present work is susceptible to the biodegradation processes and is characterized by a direct relationship between the degradative activity and the loss of petroleum hydrocarbons.

[pt] Neste trabalho, apresenta-se um estudo dos processos de transporte e biodegradação do benzeno e da mistura benzeno/etanol em um solo contaminado, através de simulações em diferentes modelos. Nas simulações foi utilizado o programa de elementos finitos FEFLOW 6.1, para análise de fluxo e transporte de contaminantes. No estudo incorporou-se satisfatoriamente o modelo de reação cinético de Monod multiplicativo, para problemas de transporte de contaminantes, no módulo de reação definido pelo usuário (FEMATHED) do programa FEFLOW 6.1. Este modelo foi utilizado nas diversas simulações realizadas. Para encontrar os valores de parâmetros de Monod e da população bacteriana, simulou-se o comportamento de um bloco de solo in situ contaminado com benzeno usando dados experimentais publicado na dissertação de mestrado de Martins (2010). Como aplicação dos procedimentos estudados, foram simuladas duas colunas em PVC com amostras indeformadas de um solo residual (lisímetros), onde foi fornecida uma solução contaminante na direção vertical, contrário à gravidade, com a finalidade de avaliar ao longo da coluna, a biodegradação dos compostos de benzeno e a influência do etanol nesse processo. Além disso, avaliou-se o atraso da degradação do benzeno por causa da presença do etanol na zona saturada e pelo aumento de biomassa nos domínios simulados. O trabalho também mostra uma descrição do programa utilizado e sua formulação. Finalmente, apresenta-se, comentam-se os resultados e concluem-se a pesquisa. / [en] In this work was studied the transport and biodegradation processes of benzene and of the benzene/ethanol mixture in a contaminated soil using different simulation models. In the simulations, were used the finite element program called FEFLOW 6.1 for flow analysis and transport of contaminants. The study successfully incorporated the kinetic reaction model of multiplicative Monod, for contaminant transport problems, in a reaction module defined by the user (FEMATHED - FEFLOW 6.1). This model was applied in the simulations. To find the values of Monod parameters and bacterial population the behavior of an in situ benzene contaminated soil-block was simulated using experimental data published by Martins (2010). As an application of the studied procedures, two PVC columns filled with undisturbed residual soil were simulated (lysimeters). The lysimeters were vertically provided with a contaminant solution in the vertical direction opposite to gravity, in order to evaluate along the column, the biodegradation of benzene compounds and the influence of the ethanol in the process. In addition, was evaluated the delay of benzene degradation due to the presence of ethanol in the saturated zone and the increasing in biomass in the region of simulated model. This study also shows a description of the program used and its formulation. Finally, the results of the analyses and the incorporation of the model performed are presented, conclude and commented.

[pt] Em função do crescente número de área contaminadas, identificadas nos grandes centros urbanos, é de crucial importância a evolução e o desenvolvimento dos processos relacionados ao tratamento destes locais, visando reduzir os riscos à saúde humana e ao meio ambiente, associados à presença dos contaminantes no meio subterrâneo. A presente dissertação tem como objetivo principal avaliar a eficiência de diferentes técnicas processuais, que poderiam ser aplicadas no tratamento de águas subterrâneas contaminadas, incluindo a ozonização e o uso de lodo ativado. Para isso, foram realizados ensaios de tratabilidade no laboratório do Institute of Sanitary and Environmental Engineering, da Universidade Técnica de Braunschweig, na Alemanha, os quais foram divididos em 3 etapas. A primeira etapa consistiu de um tratamento de caráter biológico, utilizando apenas o lodo ativado, coletado em estações de tratamento de efluentes sanitários, para a degradação de compostos orgânicos presentes em efluentes, artificiais e industriais, que simularam um efluente oriundo de um sistema de tratamento de uma área contaminada. A segunda etapa utilizou como técnica de tratamento, para o mesmo efluente, a ozonização, promovendo assim a oxidação química dos contaminantes. Por fim, foi utilizada uma combinação dos dois processos, sendo realizada a ozonização do efluente antes da degradação biológica. O objetivo desta etapa foi avaliar o incremento da biodegradabilidade do efluente por meio da ozonização. Os resultados obtidos indicaram, além da remoção da cor do efluente, uma efetiva redução dos valores de DQO, quando combinadas as duas técnicas de tratamento, sugerindo que a combinação das mesmas pode ser uma boa alternativa para o tratamento de efluentes de alta complexidade. / [en] Given the growing number of contaminated sites identified in large urban areas, it is of crucial importance the evolution and development of treatment processes for these sites, targeting the reduction of environmental and human health risks related to soil and groundwater contamination. The main goal of this dissertation is to evaluate the efficiency of various processing methods that could be applied in the treatment of contaminated groundwater, including the ozonation and activated sludge utilization. For that, jar tests were conducted in the laboratory of Institute of Sanitary and Environmental Engineering, at Braunschweig Technical University, in Germany, in three steps. The first step performed a biological treatment utilizing the activated sludge only which was collected from sewage treatment plants for the biodegradation of organic compounds present in effluents, both artificial and industrial, which simulated the effluent from a contaminated site treatment system. The second step utilized as treatment method, for the same effluent, an ozonation process, promoting the chemical oxidation of the contaminants. At last, a combination of both methods was tested where the ozonation was done prior to the biodegradation. The objective of this step was to evaluate the additional results of the biodegradation of the effluent when an ozonation process is done first. The results showed, in addiction of the color removal from the effluent, a larger reduction of DQO when both techniques are combined, suggesting that the combination can be a good alternative for treatment of high complexity wastewater.