A destinação final ambientalmente adequada dos resíduos sólidos industriais é necessária para evitar os problemas decorrentes. A disposição destes resíduos no solo pode ser recomendada, dado o seu potencial corretivo e fertilizante. Os objetivos deste estudo foram avaliar o efeito no solo e na planta da adição de doses de lodo de ETE de um aterro industrial. Foram desenvolvidos dois experimentos, sendo um em laboratório com frascos respirométricos e outro em casa de vegetação com vasos, analisando a mineralização de carbono, hidrólise do diacetato de fluoresceína (FDA), pH, condutividade e teores de macro e micro-nutrientes em solo e plantas. Os valores de carbono mineralizado aumentaram com o tempo de incubação em função da adição do lodo. A redução do FDA nas menores doses de lodo indica redução na atividade enzimática com a adição deste resíduos. O pH aumentou excessivamente nas maiores doses, em função do grande valor de neutralização do lodo estudado. A condutividade elétrica do solo aumentou com a aplicação do lodo. De forma geral, a dose de lodo que causou menores impactos aos micro-organismos e plantas foi a 2 Mg ha-1, apresentando pouca, ou nenhuma, diferença em relação aos tratamentos controle ou testemunha. A atividade microbiana aumentou com a aplicação de doses de lodo. A aplicação de lodo, em pequenas doses, não causou danos significativos às plantas e foram observados aumentos nos teores de macro-nutrientes no tecido. / The safety-environmentally disposal of industrial solid waste is required to prevent further problems. The disposal of these wastes in soils can be recommended due its liming and fertilizer potential effect. The objectives of this study were to evaluate the effect on soil and plant, the addition of ETP sludge doses from an industrial landfill. Two experiments were conducted in laboratory and in greenhouse, analyzing carbon mineralization, hydrolysis of fluorescein diacetate (FDA), pH, conductivity and concentration of macro and micro - nutrients in soil and plants. The amounts of mineralized carbon increased with the incubation time due to the addition of the sludge. Reducing the FDA in the lowest doses of sludge indicated microbial stress with the waste addition. The pH increased excessively in larger doses, due to the large sludge value of neutralization. The electrical conductivity showed linear behavior, but not reaching critical values at the doses tested. In general, the dose of sludge that caused minor impacts to plants and micro-organisms was the dose of 2 Mg ha-1, showing little or no difference compared to other treatments or control. Microbial activity increased with the application of sewage sludge doses. The application of sludge in small doses, did not cause significant damage to plantas and increased the the levels of macro-nutrients in the tissue.

O presente trabalho visa o desenvolvimento de sistemas de liberação controlada de fertilizantes utilizando poli(hidroxibutirato) (PHB) como matriz, através de processamento no estado fundido. Foram preparados sistemas contendo PHB e fertilizantes do tipo NPK puro (5 e 10% em massa) e incorporado em nanopartículas de bentonita modificadas (m-Bent) (15 e 30% em massa). Os sistemas foram avaliados quanto a suas propriedades térmicas e dinâmico-mecânicas, e quanto à liberação dos compostos ativos e biodegradação. As propriedades dos materiais obtidos sofreram mudanças dependentes da espécie ativa estar livre ou incorporada na nanopartícula, o que se refletiu sobre a taxa de liberação destes compostos. Sistemas contendo m-Bent apresentaram uma manutenção das propriedades do polímero e alcançaram grande controle e diminuição nos níveis de compostos liberados, enquanto os sistemas contendo NPK puro geraram um decréscimo de propriedades com uma liberação mais rápida em relação ao sistema com m-Bent. Enquanto que o fertilizante puro libera todos os seus componentes em água em aproximadamente 24 horas, os sistemas contendo NPK e m-Bent liberam em 30 dias até 50% e 26% da quantidade de componentes. Além da liberação em solução, os sistemas apresentam degradação em solo com diminuição de até 77% de sua massa em 90 dias, liberando os componentes gradativamente na medida em que o polímero se fragmenta. / The aim of this work is to develop controlled release systems of fertilizers using poly(hydroxybutyrate) (PHB) as a matrix through melt processing. The systems were prepared with PHB and NPK fertilizers (5 to 10 wt %), or NPK incorporated in to modified nanoparticles of bentonite (m-Bent) (15 to 30 wt %). The systems were evaluated by its thermal and dynamic mechanical properties, and on the release of the active compounds and biodegradation. The properties of the materials were dependent on the active species to be free or incorporated into the nanoparticle, and this was reflected on the rate of release of these compounds. The systems containing m-Bent maintained the polymer properties and achieved a great control and a decrease in the levels of released compounds. The systems containing NPK presented a decrease of PHB properties with a faster release than the system containing m-Bent. While neat NPK releases all its components in water in approximately 24 hours, the systems containing NPK and m-Bent release 50% and 26% of components in 30 days. Besides this, the systems presents degradation in soil with a decrease of up to 77% of its mass in 90 days, thus gradually releasing components as the polymer is fragmented.

A contaminação de solos e águas subterrâneas com hidrocarbonetos de petróleo tem sido objeto de muita preocupação nas ultimas décadas. E embora as indústrias petrolíferas ocupem um grande espaço na mídia com os grandes vazamentos acidentais, os postos de combustíveis em situação irregular demonstram na maioria das vezes uma contaminação silenciosa e que quando descobertos já ocasionaram um dano ambiental de grande extensão. Essas condições somadas a banalização dos procedimentos operacionais em instalações e a implementação tardia de uma legislação ambiental específica, fazem com que os pequenos e contínuos vazamentos apresentem elevados potenciais poluidores, colocando os postos de combustíveis na lista dos responsáveis pelo maior número de áreas contaminadas. Desta forma, tornam-se necessárias alternativas para mitigar esses impactos ambientais, sociais e econômicos e as técnicas de biorremediação surgem como uma solução de baixo custo, eficiência e viabilidade. Estas técnicas se baseiam na utilização de micro-organismos com potencial de biodegradar compostos, sendo práticas ambientalmente corretas e sustentáveis. Portanto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver uma formulação comercial utilizando micro-organismos isolados do solo contaminado com hidrocarbonetos e comparar a aplicação desta formulação aos tratamentos de atenuação natural e bioestimulação. Para isso, 34 micro-organismos foram isolados de solo contaminado removidos de postos de combustíveis. Para avaliar a capacidade de biodegradação destes isolados, os mesmos foram submetidos a um teste prévio com indicador redox TTC, onde 24 foram positivos e então identificados através do sequenciamento do 16 S rRNA. O sequenciamento identificou 12 P. aeruginosa (99% de similaridade), três P. mendocina (99% de similaridade), uma P. pseudoalcaligenes (99% de similaridade) uma P. putida (97% de similaridade), uma P. stutzeri (99% de similaridade), três B. cereus (99% de similaridade), dois B. subtilis (99% de similaridade) e uma A. calcoaceticus (99% de similaridade). Os isolados identificados como P. aeruginosa não foram utilizados devido a sua patogenicidade, os demais foram submetidos a produção de biossurfactantes através da avaliação do índice de emulsificação, onde ambos tiveram uma IE entre 20 e 30%. Após os testes iniciais, cinco micro-organismos foram selecionados para compor o primeiro consórcio a ser utilizado no experimento de bioaumentação (P. mendocina (BPB 1.6), B. cereus (BPB 1.15), A. calcoaceticus (BPB 1.22), B. subtilis (BPB 1.13) e B. cereus (BPB 1.26). Para os experimentos foram montados os tratamentos de atenuação natural, bioaumentação/bioestimulação e bioestimulação, utilizado 300 g de um solo contaminado removido de um posto de combustível, o qual apresentou uma contaminação inicial de 134,49 mg Kg-1 de solo. Ao final do experimento (60 dias), os tratamentos mostraram uma redução de 84% para o tratamento de atenuação natural, 90% para o tratamento de bioaumentação/bioestimulação e 91% para o tratamento de bioestimulação. Após estes resultados um novo experimento foi montado em grande escala, utilizando 300 Kg de solo contaminado, onde os tratamentos de atenuação natural, bioaumentação/bioestimulação e bioestimulação foram monitorados com e sem a injeção de ar. O consórcio utilizado foi produzido em escala industrial (100 L) e composto por quatro micro-organismos, P. mendocina (BPB 1.8), B. cereus (BPB 1.20), B. cereus (BPB 1.26), B. sphaericus (BPB 1.35). A degradação dos contaminantes foram analisadas nas diferentes frações: C8–C11, C11–C14, C14–C20 e C20–C40, por cromatografia gasosa. Os resultados mostraram que o tratamento de atenuação natural com aeração reduziu 98% dos contaminantes. Já o tratamento de bioestimulação não obteve redução, tanto com a aplicação de ar quanto sem, e o tratamento de bioaumentação/biestimualação sem ar obteve uma redução de 85%. Para estes tratamento também foram monitorados a produção de CO2, o qual não obteve diferenças significativas entre os tratamentos, assim como a eletroforese em gel de gradiente desnaturante. / Contamination of soil and groundwater with petroleum hydrocarbons has been the subject of much concern in recent decades. And although oil industries occupy a large space in the media with large accidental spills, gas stations illegally staying show in most cases a silent contamination and when discovered already caused environmental damage of large extent. These conditions added the trivialization of operational procedures in facilities and the late implementation of a specific environmental legislation, make small continuous leaks and show high potential polluters, putting the gas stations in the list of the highest number of contaminated sites. Thus become necessary alternatives to mitigate these environmental, social and economic impacts and bioremediation techniques emerge as a low-cost solution, efficiency and viability. These techniques based on the use of microorganisms with potential to biodegrade compounds, being environmentally friendly and sustainable practices. Therefore, the objective of this study was to develop a commercial formulation using isolated from soil microorganisms contaminated with hydrocarbons and compare the application of this formulation to natural attenuation and biostimulation treatments. For this, 34 microorganisms were isolated from contaminated soil removed from gas stations. To evaluate the biodegradability of these isolates, they were subjected to a pretest with TTC redox indicator, where positive and 24 were then identified through the sequencing of the 16 S rRNA. The sequencing identified 12 P. aeruginosa (99% similarity), three P. mendocina (99% similarity), one P. pseudoalcaligenes (99% similarity), one P. putida (97% similarity), one P. stutzeri (99% similarity) three B. cereus (99% similarity), two B. subtilis (99% similarity) and one A. calcoaceticus (99% similarity). The isolates identified as P. aeruginosa were not used because of their pathogenicity, others were submitted to biosurfactant production by assessing the emulsification index, which both had a IE between 20 and 30%. After initial testing, five micro-organisms were selected to compose the first consortium to be used in bioaugmentation experiment (P. mendocina (BPB 1.6), B. cereus (BPB 1.15), A. calcoaceticus (BPB 1:2) B. subtilis (BPB 1.13) and B. cereus (BPB 1.26). For the experiments were mounted the natural attenuation treatments, bioaugmentation / biostimulation and biostimulation, used 300 g of contaminated soil removed from a gas station, which presented an initial contamination of 134.49 mg kg-1 soil. At the end of the experiment (60 days), the treatments showed a 84% reduction for the treatment of natural attenuation, 90% for the biostimulation treatment, bioaugmentation/ and 91% for the biostimulation treatment. After these results a new experiment was conducted on a large scale, using 300 kg of contaminated soil, where treatments of natural attenuation, bioaugmentation / biostimulation and biostimulation were monitored with and without the injection of air. The consortium used was produced on an industrial scale (100 L) and consists of four micro-organisms, P. mendocina (BPB 1.8), B. cereus (BPB 1.20), B. cereus (BPB 1.26), B. sphaericus (BPB 1.35). The degradation of contaminants in different fractions was analyzed: C8–C11, C11–C14, C14–C20 and C20–C40, by gas chromatography. The results showed that treatment of natural attenuation with aeration reduced 98% of contaminants. Already the biostimulation treatment did not obtain reductions both with air and with no application, and treatment of bioaugmentation / biestimualação with no air obtained a reduction of 85%. For these treatment were also monitored the production of CO2, which did not have significant differences between treatments, as well as electrophoresis in denaturing gradient gel.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós Graduação em Ecologia, 2012. / Submitted by Sabrina Silva de Macedo (sabrinamacedo@bce.unb.br) on 2012-06-29T14:29:33Z No. of bitstreams: 1 2012_ElisaAraújoCunhaCarvalhoAlvim.pdf: 4187018 bytes, checksum: fce775b0d83a58f9c273ccfe0b275cef (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2012-07-05T18:23:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_ElisaAraújoCunhaCarvalhoAlvim.pdf: 4187018 bytes, checksum: fce775b0d83a58f9c273ccfe0b275cef (MD5) / Made available in DSpace on 2012-07-05T18:23:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_ElisaAraújoCunhaCarvalhoAlvim.pdf: 4187018 bytes, checksum: fce775b0d83a58f9c273ccfe0b275cef (MD5) / A decomposição é o principal processo de ciclagem de nutrientes e fluxo de energia, contribuindo para o funcionamento de ecossistemas aquáticos. O objetivo deste estudo foi avaliar a influência da composição química das folhas e da comunidade de invertebrados e de micro-organismos no processo de decomposição de diferentes detritos foliares em um córrego de altitude no Campo Rupestre em Minas Gerais. O estudo foi conduzido no córrego Geraldinho, localizado na Serra do Cipó e possui vegetação pripária pouco desenvolvida, composta apenas por arbustos e ervas. Foram utilizadas quatro espécies abundantes na região: Baccharis concinna, B. dracunculifolia, B.platypoda e Coccoloba cereifera. No total, 144 litter bags foram montados e incubadosentre maio e setembro de 2009, estação seca. As réplicas (n=4) foram retiradas após 3,7, 15, 21, 30, 60, 90 e 120 dias. No capítulo 1 foi realizada uma comparação entre a decomposição de B. concinna e B. dracunculi folia, que apresentaram valores de coeficiente de decomposição diferentes (k=0,0062 dia-1 e k=0,0023 dia-1,respectivamente). Os compostos secundários foram rapidamente lixiviados nos sete primeiros dias, porém os compostos estruturais persistiram por mais tempo. Os valores iniciais de ergosterol encontrados foram elevados para as duas espécies, sugerindo uma colonização fúngica antes da incubação dos detritos no córrego. Ao final do experimento observou-se um aumento abrupto da concentração de ergosterol (3808!g.g-1 AFDM para ambos os detritos), evidenciando a importância desse grupo na liberação da energia armazenada no detrito. O processo de colonização microbiana total foi marcado por oscilações constantes dos valores de ATP e os maiores valores foramencontrados nos estágios finais do processo para as duas espécies, assim como asmaiores concentrações de ergosterol, indicando que a biomassa microbiana total pode assimilar os compostos orgânicos liberados da degradação dos detritos pela ação enzimática dos fungos. No capítulo II ao analisar a decomposição de B. platypoda e C.cereifera encontrou-se taxas de decomposição lenta (k = 0,0019 dia-1 e k = 0,0008 dia-1,respectivamente). As concentrações iniciais de polifenóis totais e taninos condensados não diferiram significativamente entre as duas espécies e os compostos estruturais apresentaram maiores proporções nesses detritos, retardando a remobilização da energia e nutrientes para o ecossistema aquático. A biomassa de fungos filamentosos aquáticos apresentou maiores valores ao final do experimento, sugerindo que os detritos apresentaram condições favoráveis para a colonização, a partir deste período. As densidades dos invertebrados associados aos detritos aumentaram a partir do 60º dia de12!incubação em B. platypoda e em C. cereifera a partir do 90º dia, coincidindo com o picode concentração de ergosterol. Os grupos tróficos coletor-catador e raspador apresentaram maiores densidades em B. platypoda e C. cereifera. Os fragmentadores apresentaram as menores densidades tanto em B. platypoda quanto em C. cereifera(1,3% e 0,4%, respectivamente), sugerindo uma menor participação dos invertebrados na decomposição. Portanto, as espécies que possuem decomposição rápida são importantes fontes de carbono para os micro-organismos, enquanto espécies de decomposição lenta são importantes para os invertebrados como substrato e fonte de matéria orgânica particulada. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Decomposition is the main process of cycling nutrients and energy flow,contributing to the functioning of aquatic ecosystems. The objective of this study was to evaluate the influence of chemical composition of leaves and the presence of microorganisms and invertebrates in the decomposition of different leaf litter in an altitudinal stream in Cerrado Rupestre, in Minas Gerais. This work was conducted in Geraldinho stream, located in Serra do Cipó with a poorly vegetation riparian composedonly by shrubs. We used four abundant species in the region: Baccharis concinna, B.dracunculifolia, B. platypoda e Coccoloba cereifera. In total, 144 litter bags were doneand incubated en May to September 2009, the dry season. Replicates (n=4) wereremoved after 3,7, 15, 21 30, 60, 90 and 120 days. The chapter I we found a differentdecay rate between leaves of B. concinna and B. dracunculifolia (k = 0.0062 day-1 and k= 0.0023day-1, respectively). The secondary compounds were rapidly leached in the first seven day, but the structural compounds persisted longer. The initial values ofergosterol were high for both species, suggesting a fungal colonization before incubation of the detritus in the stream. At the end of the experiment, there was anabrupt increase of the concentration of ergosterol (3808 !g.g-1 AFDM for both detritus),indicating the importance of this group in the release of energy stored in the detritus.The total microbial colonization process was marked by constant oscillations of thevalues of ATP and the highest values were found in the final stages of the process for both species, as well as higher concentrations of ergosterol, indicating that total microbial biomass can assimilate organic compounds released by degradation ofdetritus by the enzymatic action of fungi. In the chapter II, the decay rates of leaves ofB. platypoda and C. cereifera were slow (k = 0.0019 day-1 and k = 0.0008 day-1,respectively). The initial concentrations of total polyphenols and condensed tannins didnot differ significantly between the two species and structural compounds had higher proportions in these detritus, delaying the remobilization of energy and nutrients to the aquatic ecosystem. The biomass of aquatic filamentous fungi presented higher values at the end of the experiment, suggesting that the detritus had favorable conditions for colonization, from this period. Densities of invertebrates associated with detritusin creased from the 60th day of incubation in B. platypoda and C. cereifera from 90thday, coinciding with the peak concentration of ergosterol. The trophic group ofcollector-gatherer and scraper had higher densities in both detritus. The shredders hadthe lowest densities such in B. platypoda as in C. cereifera (1.3% and 0.4%,14!respectively), suggesting a reduced participation of invertebrates in the leaf break down.There fore, the species with rapid decomposition are an important carbon sources formicroorganism whereas species of slow leak breakdown are important for invertebratesas substrate and source of particulate organic matter.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2013. / Submitted by Elna Araújo (elna@bce.unb.br) on 2013-12-02T22:56:10Z No. of bitstreams: 1 2013_AlanMoseleTonin.pdf: 5031222 bytes, checksum: 1a0dc03f9b9a5fdcb444e18b019887ea (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-12-04T15:03:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_AlanMoseleTonin.pdf: 5031222 bytes, checksum: 1a0dc03f9b9a5fdcb444e18b019887ea (MD5) / Made available in DSpace on 2013-12-04T15:03:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_AlanMoseleTonin.pdf: 5031222 bytes, checksum: 1a0dc03f9b9a5fdcb444e18b019887ea (MD5) / A identificação de padrões espaciais e de fatores que controlam a decomposição foliar é fundamental para o entendimento do funcionamento de riachos em diferentes escalas espaciais. Além disso, a cobertura ripária de riachos pode influenciar a estrutura das comunidades e o funcionamento de ecossistemas. Nós examinamos como a cobertura ripária e a escalas espaciais afetam a decomposição foliar e as comunidades associadas em riachos. Para isso, avaliamos a variabilidade dos coeficientes de decomposição e de invertebrados fragmentadores e raspadores em riachos naturais florestados e não florestados em três escalas espaciais. Nosso desenho amostral abrangeu uma série de escalas hierárquicas em quatro microbacias, dois riachos em cada microbacia, dois trechos em cada riacho e 18 litter bags por trecho. A decomposição foliar foi de 1,4 a 5,5 vezes mais rápida nas microbacias florestadas do que nas não florestadas (média ± EP das duas microbacias florestadas, k total = 0,0174 ± 0,0015; k microbiano = 0,0050 ± 0,0001; k invertebrados = 0,0034 ± 0,0003; não florestadas, k total = 0,0052 ± 0,0005; k microbiano = 0,0036 ± 0,0001; k invertebrados = 0,0006 ± 0,0002). Por outro lado, a abundância de fragmentadores e a riqueza de táxons de fragmentadores e raspadores não diferiram entre as coberturas ripárias (florestadas × não florestadas; 13 ± 3 × 4 ± 1 organismos fragmentadores; 2 ± 0 × 1 ± 0 táxons de fragmentadores; 3 ± 0 × 2 ± 0 táxons de raspadores), enquanto a abundância de raspadores foi ~ 6 vezes maior nas microbacias não florestadas (15 ± 3 × 3 ± 0). Isso indica que riachos podem ter comunidades estruturalmente similares, mas com funcionamentos distintos em resposta à cobertura ripária. Observamos maior variabilidade nos coeficientes de decomposição entre trechos de riacho (4 – 15% do total) e entre litter bags (15 – 18%, menor unidade amostral) e a menor variabilidade na escala de microbacia (< 1%) e riacho (< 1 – 9%). A escala de trechos de riacho constituiu a maior fonte de variação da abundância de fragmentadores e raspadores (70 e 38% do total, respectivamente), enquanto a maior variabilidade na riqueza de táxons de fragmentadores e raspadores ocorreu entre riachos (43 e 27%) e entre litter bags (34 e 63%). Com isso, concluímos que a variabilidade na decomposição e nas comunidades associadas diminui com o aumento da escala espacial dentro de uma região climática e geológica. Uma implicação importante do nosso estudo é de que experimentos futuros devem abandonar a tradicional avaliação da decomposição em trechos de um único riacho e dar mais ênfase na variabilidade em múltiplas escalas espaciais. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The identification of the spatial patterns and factors that control litter breakdown is fundamental for knowledgement of the functioning of streams at different spatial scales. Moreover, riparian canopy cover of streams can influence community structure and ecosystem functioning. We examine how riparian canopy cover and spatial scales can affect litter breakdown and associated communities in streams. For this, we assessed the variability of the litter breakdown rates and invertebrates (shredders and scrapers) in closed and open canopy streams. Our sample design included a set of hierarchical scales in four watersheds, two streams in each watershed, two stream riffles in each stream and 18 litter bags per riffle. Litter breakdown was 1.4 to 5.5 times faster in closed canopy than in open canopy watersheds (mean ± SE of closed canopy watersheds, k total = 0.0174 ± 0.0015; k microbial = 0.0050 ± 0.0001; k invertebrates = 0.0034 ± 0.0003; open canopy watersheds, k total = 0.0052 ± 0.0005; k microbial = 0.0036 ± 0.0001; k invertebrates = 0.0006 ± 0.0002). On the other hand, shredder abundance and taxa richness of shredders and scrapers did not differ between riparian canopy cover (closed × open canopy watersheds; 13 ± 3 × 4 ± 1 shredder organisms; 2 ± 0 × 1 ± 0 shredder taxa; 3 ± 0 × 2 ± 0 scrapers taxa), while the abundance of scrapers was ~ 6 times higher in open canopy watersheds (15 ± 3 × 3 ± 0). This indicates that streams ecosystems can have structurally similar communities that function differently in response to riparian canopy cover. We observed greater variability in breakdown rates among stream riffles (4 – 15% of the total) and litter bags (15 – 18%, smallest sampling unit) and less variability in watershed (< 1%) and stream scale (< 1 – 9%). Riffle scale was the largest source of variation in the abundance of shredders and scrapers (70 and 38% of the total, respectively), while the largest variability in taxa richness of shredders and scrapers occurred among streams (43 and 27%) and litter bags (34 and 63%). Thus, we conclude that the variability in litter breakdown and associated communities decreases with increasing spatial scale within a geological and climatic region. An important implication of our study is that future experiments should abandon the traditional evaluation of litter breakdown in single riffle sites and place more emphasis on variability at multiple spatial scales.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Biologia, Departamento de Biologia Celular, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2014-04-07T10:43:19Z No. of bitstreams: 1 2013_JuliannaBarbosaPeixoto.pdf: 5949476 bytes, checksum: a144c844b976d023eac918b6ad3b5aac (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-04-08T15:16:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_JuliannaBarbosaPeixoto.pdf: 5949476 bytes, checksum: a144c844b976d023eac918b6ad3b5aac (MD5) / Made available in DSpace on 2014-04-08T15:16:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_JuliannaBarbosaPeixoto.pdf: 5949476 bytes, checksum: a144c844b976d023eac918b6ad3b5aac (MD5) / O polietileno é o polímero sintético mais largamente produzido e utilizado, de modo que sua produção mundial corresponde a aproximadamente 50 milhões de toneladas/ano, mais de um terço da produção total de polímeros sintéticos. Essa elevada produção é justificada pela alta versatilidade, resistência e durabilidade desses materiais, características promissoras para atender à alta demanda da sociedade. No entanto, essas aparentes qualidades consistem em uma dualidade de proporções catastróficas, visto que esses materiais, resistentes e duráveis, levam cerca de 100 a 500 anos para se decompor em ambientes naturais. Diante desse panorama, a sociedade enfrenta crescentes problemas conseqüentes da poluição gerada pela ineficiência das atuais técnicas de gestão desses materiais após seu descarte. Nesse contexto, a biodegradação emerge como alternativa sustentável, pois consiste na mineralização desses materiais mediante submissão ao metabolismo microbiano. Empregando-se técnicas de cultivo, embasadas na utilização de diferentes meios restritivos, foi possível isolar 647 microorganismos a partir de debris plásticos descartados em ambientes naturais. Esses isolados foram pré-selecionados com base em suas capacidades de degradar óleo mineral, alcano assimilável quimicamente semelhante ao polietileno. Os microorganismos que apresentaram esse fenótipo foram submetidos a culturas contendo o polietileno como única fonte de carbono. A fim de detectar indiretamente a ocorrência de biodegradação desse polímero, mensurou-se a viabilidade celular após diferentes períodos de cultivo. A atividade metabólica foi estimada por meio da quantificação do RNA total após o cultivo, além da visualização de microorganismos aderidos ao polietileno previamente corados com os fluoróforos SYTO9® e iodeto de propídio, repórteres de viabilidade celular. Ao todo, três diferentes gêneros de bactérias, Comamonas sp., Deftia sp. e Stenotrophomonas sp., compreendem os nove isolados que se apresentaram como potenciais biodegradadores de polietileno. Em virtude dos resultados encontrados, depreende-se que o presente estudo contribuirá a longo prazo para fornecer um manejo adequado, sustentável e lucrativo a esses materiais pós-consumo. ______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Polyethylene is the most consumed synthetic polymer with a current global prodution of 50 million tons per year. This significant production is due to it’s versatility, resistance and durability, promising features in relation to the increasing demand for polyethylene materials. However, these qualities imply an increasing ecological threat to natural environments, since they take from 100 to 500 years to deteriorate under environmental conditions. Consequently, all living organisms increasingly face the severe impact of disposed plastic materials accumulated all over the world. In this context, biodegradation rises as a sustainable alternative to manage these residues, proposing the submittion of these materials to mineralization by microbial metabolisms. By using different cultivation techniques, including cultivation under restrictive conditions, it was possible to isolate 647 microorganisms from plastic debris disposed on natural environments. These isolates were pre-selected based on their capabilities of degrading mineral oil, a relatively short-chain alkane chemically similar to polyethylene. The microorganisms presenting that phenotype were cultivated in restrictive culture medium containing a polyethylene film as the sole carbon source. In order to indirectly detect the polymer degradation, microbial viability was assessed through different periods of cultivation. In addition, metabolic activity was estimated through total RNA quantification, and the cells adhered to the films were visualized by fluorescence microscopy after staining following a fluorescence-based assay for bacterial viability. As a result, three novel bacterial genera, Comamonas sp., Delftia sp. and Stenotrophomonas sp., comprising nine different isolates, were shown to biodegrade polyethylene. Due to these findings, the present study will contribute to a future appropriate, sustainable and profitable management of the post-consume plastic materials.

Tese (doutorado)-Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil, 2009. / Submitted by Allan Wanick Motta (allan_wanick@hotmail.com) on 2011-05-09T16:23:41Z No. of bitstreams: 2 2009_WilberFelicianoCTapahuasco.pdf: 4643309 bytes, checksum: d35e6d998a8012c0c3448aaa7aea6c73 (MD5) 2009_WilberFelicianoCTapahuasco_Parte 1.pdf: 495017 bytes, checksum: 2938f49653aa53ce938d7df34b332811 (MD5) / Approved for entry into archive by Daniel Ribeiro(daniel@bce.unb.br) on 2011-05-20T02:08:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 2009_WilberFelicianoCTapahuasco.pdf: 4643309 bytes, checksum: d35e6d998a8012c0c3448aaa7aea6c73 (MD5) 2009_WilberFelicianoCTapahuasco_Parte 1.pdf: 495017 bytes, checksum: 2938f49653aa53ce938d7df34b332811 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-05-20T02:08:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 2009_WilberFelicianoCTapahuasco.pdf: 4643309 bytes, checksum: d35e6d998a8012c0c3448aaa7aea6c73 (MD5) 2009_WilberFelicianoCTapahuasco_Parte 1.pdf: 495017 bytes, checksum: 2938f49653aa53ce938d7df34b332811 (MD5) / Atualmente o entendimento do comportamento mecânico dos maciços sanitários segue sendo um tema complexo que ainda depende de muito estudo. Por isto, com a finalidade de contribuir para a compreensão do comportamento mecânico dos resíduos sólidos urbanos foi desenvolvida esta pesquisa de doutorado. Este trabalho foi realizado com o objetivo principal de desenvolver um novo modelo de previsão de recalques para maciços sanitários levando em consideração a parcela da biodegradação dos resíduos sólidos urbanos. Para isso, foram executados ensaios de compressão confinada de resíduos sólidos numa célula de grandes dimensões. Também, foram construídos e monitorados 4 células e 2 lisímetros experimentais. Os resultados dos ensaios de compressão confinada permitiram conhecer e entender melhor o comportamento mecânico dos resíduos sólidos urbanos, sob a influência de um carregamento. Além disso, foi possível quantificar a influencia do teor orgânico nos parâmetros de compressibilidade. O monitoramento e análise dos resultados das células e lisímetros experimentais, permitiram conhecer os fatores e mecanismos que controlam o desenvolvimento dos recalques em maciços sanitários ao longo do tempo. A partir das análises dos resultados, tanto dos ensaios de compressão confinada como das células e lisímetros experimentais, foi possível desenvolver um novo modelo de previsão de deformações para maciços sanitários. Finalmente, verificou-se que a aplicação deste novo modelo é satisfatória na simulação de deformações em maciços sanitários. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Currently, the understanding of the mechanical behavior in landfills, keeps on being a complex subject, which still depends on more studies. Therefore, this research was developed to contribute to the understanding on the mechanical behavior of the urban solid waste. This work was carried out with the objective at developing a new model of settlement prediction for landfills, but considering the biological degradation of the waste. For this, confined compression tests on domestic solid waste in a great dimension edometric cell were executed. Also, four landfills experimental cells and two lisimeters were constructed and monitored. The results of the confined compression tests allowed to know and to understand better the mechanical behavior of domestic solid waste. Moreover, it was measured the influence of organic material in the compressibility parameters. The monitoring and analysis of the landfills experimental cells and lisimters results allowed to know the factors and mechanisms that control the settlement development in landfill with time. From the results of the confined compression tests and field experiments it, was possible to develop a new model for settlement estimate for landfills. Finally, it was verified that the application of this new model is satisfactory for settlement prediction.

O antraceno pertence ao grupo dos hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAP) que apresentam elevado potencial poluente e de risco a saúde, e tem sido utilizado como modelo para o estudo da degradação dos HAP, devido à sua menor toxicidade. Para a eliminação dos HAP do ambiente, tem sido proposta a utilização de microrganismos heterotróficos, que apresentam complexos enzimáticos que necessitam do ferro como componente estrutural. A dinâmica do ferro no solo, influenciada por formas e concentrações, pode interferir na biodisponibilidade deste elemento, afetando o potencial de degradação dos HAP no ambiente. Para testar essa hipótese, os objetivos deste trabalho foram: a) isolar microrganismos com potencial de degradação de antraceno; b) caracterizar as condições ótimas para o crescimento; c) avaliar o efeito de fontes e de concentrações de ferro na degradação do antraceno in vitro e no solo. Foram isoladas 26 bactérias com potencial de crescimento em meio contendo antraceno e destas foram selecionadas três, pelo melhor desempenho. Os isolados selecionados apresentaram maior crescimento a pH 7,0, à temperatura de 30ºC e em concentrações de até 2.000 mg L-1 de antraceno Todas as fontes de ferro testadas aumentaram o número de microrganismos crescendo em meio contendo 250 mg L-1 de antraceno, à excessão do Fe2O3. O estímulo ao crescimento dos isolados ocorreu em até 0,2 mM de Fe(NO3)3. A adição de 0,1 mM desta fonte de ferro estimulou um dos isolados para a degradação de até 72% do antraceno e esta degradação foi relacionada, em parte, à diminuição da tensão superficial do meio pelo isolado até 26,2 dinas cm-1. O efeito mais pronunciado do ferro na degradação do antraceno no solo foi maior na presença dos isolados (bioaumentação) e de nutrientes (bioestimulação). Os resultados demonstraram que o ferro estimula a degradação de antraceno, podendo este elemento ser utilizado nas estratégias de biorremediação dos HAP no ambiente.

Esta tese abrange uma série de estudos relacionados ao maior vazamento (cerca de 4 milhões de litros) de óleo cru em área continental ocorrido no Brasil, no ano de 2000, na Refinaria Presidente Getúlio Vargas (REPAR). A evolução da contaminação na área é aqui discutida, enfatizando-se o sistema Banhado 4 e a aplicação do método de polarização induzida na investigação da biodegradação de hidrocarbonetos, a qual foi testada em laboratório. Após o vazamento, a área afetada, constituída principalmente por banhados, sofreu uma série de intervenções. No setor Scraper-Banhado 1, onde diagnosticou-se a maior quantidade de óleo infiltrada (43.000 L de óleo em fase livre), foi implementado um sistema de drenagem subterrânea com recolhimento do óleo em caixas de coleta. Após 10 meses da instalação do sistema de drenagem subterrânea, os dados indicaram que o volume de fase livre reduziu em cerca de 87%. No Banhado 4, um sistema de taipas (barreiras) permitiu a inundação da área para remoção de parte do contaminante por diferença de densidade. Diversos monitoramentos foram realizados em toda a área e a eficiência das técnicas de remediação também pôde ser avaliada. A redução da contaminação em toda a área foi confirmada estatisticamente. A partir de 2003 um novo plano de monitoramento direcionou as investigações para as áreas do Scraper e do Banhado 4 e análises de parâmetros de biodegradação de hidrocarbonetos foram incluídas. Na área do Scraper-Banhado 1, os monitoramentos realizados neste período indicam que o solo atua como fonte de contaminantes, liberando-os para o aqüífero através da infiltração da água pluvial. O Banhado 4 representa um sistema bastante diferenciado em relação aos demais banhados contaminados pelo vazamento por ser influenciado pela dinâmica hidrológica do rio Barigui. A contaminação é maior nas camadas superficiais, entretanto também existe em profundidade. Um modelo de distribuição dos contaminantes é proposto considerando a fonte de contaminantes em profundidade. Sua ascensão às camadas superficiais é controlada essencialmente pela dinâmica do rio Barigui. O processo de biodegradação anaeróbica no Banhado 4 é identificado pela redução de sulfato e Fe3+. O experimento em colunas indicou que a resistividade elétrica foi mais eficiente para demonstrar a biodegradação do que a cargabilidade aparente. A geofísica foi amparada por parâmetros físico-químicos que mostraram uma melhor aplicabilidade nos testes de laboratório do que quando utilizados em campo. / The present thesis involves a number of studies related to the largest oil spill (around 4 million litres) in continental area in Brazil in 2000, in Presidente Getulio Vargas Refinery (REPAR). The evolution of the contamination in the area is here discussed emphasising the Banhado 4 system and the application of the induced polarisation method (IP) to investigate the biodegradation of hydrocarbons tested in laboratory. After the oil spill, the affected area, which is basically a system of wetlands, underwent a series of interventions. In the Scraper- Banhado 1 sector, where the largest oil infiltration was detected (43000 L of free phase LNAPL), an underground drainage system was implemented to direct the oil to collection boxes. After 10 months, the results indicated that the free phase LNAPL reduced around 87%. In Banhado 4, a system of barriers allowed the drowning of the area so that part of the contamination could be removed through density difference. A lot of monitoring was carried out all through the area and the efficiency of the applied remediation techniques could also be evaluated. The reduction of the contamination was statistically confirmed. From 2003 onwards a new monitoring plan directed the investigations to Scraper and Banhado 4 areas and hydrocarbon biodegradation parameters were included. In Scraper-Banhado 1 area, the monitoring indicates that the soil acts as a source of contaminants, releasing them to the aquifer through infiltration of the rain water. Banhado 4 represents a different system compared to other wetlands in the area because it is influenced by the hydrological dynamics of the Barigui River. Contamination is largest in the upper layers, but it also happens in the bottom. A distribution model of contaminants is proposed considering the source of contamination in the bottom. Their uplifting to higher layers is controlled essentially by the dynamics of the Barigui River. The anaerobic biodegradation process in Banhado 4 is identified by the sulphate and Fe3+ reduction. The column experiment indicated that electric resistivity was more efficient than chargeability to monitor the biodegradation. The geophysics was supported by physico -chemical parameters that demonstrated better applicability in laboratory than in field tests.

A contaminação de solos e águas subterrâneas com hidrocarbonetos de petróleo tem sido objeto de muita preocupação nas ultimas décadas. E embora as indústrias petrolíferas ocupem um grande espaço na mídia com os grandes vazamentos acidentais, os postos de combustíveis em situação irregular demonstram na maioria das vezes uma contaminação silenciosa e que quando descobertos já ocasionaram um dano ambiental de grande extensão. Essas condições somadas a banalização dos procedimentos operacionais em instalações e a implementação tardia de uma legislação ambiental específica, fazem com que os pequenos e contínuos vazamentos apresentem elevados potenciais poluidores, colocando os postos de combustíveis na lista dos responsáveis pelo maior número de áreas contaminadas. Desta forma, tornam-se necessárias alternativas para mitigar esses impactos ambientais, sociais e econômicos e as técnicas de biorremediação surgem como uma solução de baixo custo, eficiência e viabilidade. Estas técnicas se baseiam na utilização de micro-organismos com potencial de biodegradar compostos, sendo práticas ambientalmente corretas e sustentáveis. Portanto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver uma formulação comercial utilizando micro-organismos isolados do solo contaminado com hidrocarbonetos e comparar a aplicação desta formulação aos tratamentos de atenuação natural e bioestimulação. Para isso, 34 micro-organismos foram isolados de solo contaminado removidos de postos de combustíveis. Para avaliar a capacidade de biodegradação destes isolados, os mesmos foram submetidos a um teste prévio com indicador redox TTC, onde 24 foram positivos e então identificados através do sequenciamento do 16 S rRNA. O sequenciamento identificou 12 P. aeruginosa (99% de similaridade), três P. mendocina (99% de similaridade), uma P. pseudoalcaligenes (99% de similaridade) uma P. putida (97% de similaridade), uma P. stutzeri (99% de similaridade), três B. cereus (99% de similaridade), dois B. subtilis (99% de similaridade) e uma A. calcoaceticus (99% de similaridade). Os isolados identificados como P. aeruginosa não foram utilizados devido a sua patogenicidade, os demais foram submetidos a produção de biossurfactantes através da avaliação do índice de emulsificação, onde ambos tiveram uma IE entre 20 e 30%. Após os testes iniciais, cinco micro-organismos foram selecionados para compor o primeiro consórcio a ser utilizado no experimento de bioaumentação (P. mendocina (BPB 1.6), B. cereus (BPB 1.15), A. calcoaceticus (BPB 1.22), B. subtilis (BPB 1.13) e B. cereus (BPB 1.26). Para os experimentos foram montados os tratamentos de atenuação natural, bioaumentação/bioestimulação e bioestimulação, utilizado 300 g de um solo contaminado removido de um posto de combustível, o qual apresentou uma contaminação inicial de 134,49 mg Kg-1 de solo. Ao final do experimento (60 dias), os tratamentos mostraram uma redução de 84% para o tratamento de atenuação natural, 90% para o tratamento de bioaumentação/bioestimulação e 91% para o tratamento de bioestimulação. Após estes resultados um novo experimento foi montado em grande escala, utilizando 300 Kg de solo contaminado, onde os tratamentos de atenuação natural, bioaumentação/bioestimulação e bioestimulação foram monitorados com e sem a injeção de ar. O consórcio utilizado foi produzido em escala industrial (100 L) e composto por quatro micro-organismos, P. mendocina (BPB 1.8), B. cereus (BPB 1.20), B. cereus (BPB 1.26), B. sphaericus (BPB 1.35). A degradação dos contaminantes foram analisadas nas diferentes frações: C8–C11, C11–C14, C14–C20 e C20–C40, por cromatografia gasosa. Os resultados mostraram que o tratamento de atenuação natural com aeração reduziu 98% dos contaminantes. Já o tratamento de bioestimulação não obteve redução, tanto com a aplicação de ar quanto sem, e o tratamento de bioaumentação/biestimualação sem ar obteve uma redução de 85%. Para estes tratamento também foram monitorados a produção de CO2, o qual não obteve diferenças significativas entre os tratamentos, assim como a eletroforese em gel de gradiente desnaturante. / Contamination of soil and groundwater with petroleum hydrocarbons has been the subject of much concern in recent decades. And although oil industries occupy a large space in the media with large accidental spills, gas stations illegally staying show in most cases a silent contamination and when discovered already caused environmental damage of large extent. These conditions added the trivialization of operational procedures in facilities and the late implementation of a specific environmental legislation, make small continuous leaks and show high potential polluters, putting the gas stations in the list of the highest number of contaminated sites. Thus become necessary alternatives to mitigate these environmental, social and economic impacts and bioremediation techniques emerge as a low-cost solution, efficiency and viability. These techniques based on the use of microorganisms with potential to biodegrade compounds, being environmentally friendly and sustainable practices. Therefore, the objective of this study was to develop a commercial formulation using isolated from soil microorganisms contaminated with hydrocarbons and compare the application of this formulation to natural attenuation and biostimulation treatments. For this, 34 microorganisms were isolated from contaminated soil removed from gas stations. To evaluate the biodegradability of these isolates, they were subjected to a pretest with TTC redox indicator, where positive and 24 were then identified through the sequencing of the 16 S rRNA. The sequencing identified 12 P. aeruginosa (99% similarity), three P. mendocina (99% similarity), one P. pseudoalcaligenes (99% similarity), one P. putida (97% similarity), one P. stutzeri (99% similarity) three B. cereus (99% similarity), two B. subtilis (99% similarity) and one A. calcoaceticus (99% similarity). The isolates identified as P. aeruginosa were not used because of their pathogenicity, others were submitted to biosurfactant production by assessing the emulsification index, which both had a IE between 20 and 30%. After initial testing, five micro-organisms were selected to compose the first consortium to be used in bioaugmentation experiment (P. mendocina (BPB 1.6), B. cereus (BPB 1.15), A. calcoaceticus (BPB 1:2) B. subtilis (BPB 1.13) and B. cereus (BPB 1.26). For the experiments were mounted the natural attenuation treatments, bioaugmentation / biostimulation and biostimulation, used 300 g of contaminated soil removed from a gas station, which presented an initial contamination of 134.49 mg kg-1 soil. At the end of the experiment (60 days), the treatments showed a 84% reduction for the treatment of natural attenuation, 90% for the biostimulation treatment, bioaugmentation/ and 91% for the biostimulation treatment. After these results a new experiment was conducted on a large scale, using 300 kg of contaminated soil, where treatments of natural attenuation, bioaugmentation / biostimulation and biostimulation were monitored with and without the injection of air. The consortium used was produced on an industrial scale (100 L) and consists of four micro-organisms, P. mendocina (BPB 1.8), B. cereus (BPB 1.20), B. cereus (BPB 1.26), B. sphaericus (BPB 1.35). The degradation of contaminants in different fractions was analyzed: C8–C11, C11–C14, C14–C20 and C20–C40, by gas chromatography. The results showed that treatment of natural attenuation with aeration reduced 98% of contaminants. Already the biostimulation treatment did not obtain reductions both with air and with no application, and treatment of bioaugmentation / biestimualação with no air obtained a reduction of 85%. For these treatment were also monitored the production of CO2, which did not have significant differences between treatments, as well as electrophoresis in denaturing gradient gel.