Um estudo de caso e dois experimentos controlados de campo foram realizados, a fim de avaliar o impacto do etanol nos processos de atenuação natural que atuam em plumas de contaminação em fase dissolvida de gasolina. No estudo de caso, foi monitorada uma pluma de contaminação de E22 (gasolina com 22% de etanol em volume) em Itaguaí (RJ). Os dois experimentos controlados foram realizados no aqüífero de Borden, no Canadá, para estudar plumas de E10 e E95 (gasolinas com 10 e 95% de volume de etanol, respectivamente). Neste caso, foram realizadas injeções dos contaminantes abaixo do nível d\'água, gerando plumas que foram monitoradas. O etanol, em subsuperfície, particiona rapidamente para a água subterrânea, deixando a fase residual, e é transportado com a velocidade da água subterrânea. Os outros compostos orgânicos de gasolina migram com velocidades menores. Benzeno e tolueno apresentam velocidades mais próximas do etanol, enquanto trimetilbezenos e naftalenos são os mais retardados. Estas diferenças de migração dos compostos resultaram na separação espacial entre as plumas ao longo do período monitorado. A maior concentração de etanol detectada foi de 12.762 mg/L, que corresponde a um volume de etanol em água de 1,63%. As baixas concentrações de etanol não evidenciam que ele tenha exercido efeito cosolvente pronunciado na solubilidade dos compostos da gasolina. Os compostos orgânicos apresentaram perdas de massa ao longo do tempo de monitoramento. A biodegradação dos contaminantes foi observada pelo consumo de oxigênio dissolvido e metonogênese. O etanol apresentou a maior diminuição de massa e foi biotransformado mesmo sob condições anóxicas. O composto que apresentou a menos perda de massa foi o benzeno. A maior persistência de benzeno é atribuída à sua velocidade de migração próxima à água subterrânea associada ao efeito de consumo preferencial de receptores de elétrons pelo etanol. No estudo de caso, o desaparecimento de etanol pode estar relacionado à sua alta taxa de biodegradação, fato observado nos experimentos de campo. Entretanto, o efeito cosolvente na pluma, que explicaria o deplecionamento dos compostos mais móveis, como benzeno e tolueno, na pluma não foi comprovado nos experimentos. / A case study and two controlled field experiments were conducted to evaluate the impact of ethanol on the natural attenuation processes affecting dissolved phase of gasoline plumes. The case study was conducted in Itaguaí (RJ) where an E22 (gasoline with 22 % by volume of denatured ethanol) contaminant plume was studied. The controlled field experiments were conducted at the Borden aquifer in Canada to study plumes E10 and E95. In this case, contaminants were injected below the water table and plumes were monitored down gradient. In subsurface, ethanol partitions fastly from the residual phase and is transported with the ground water velocity. The other organic compounds migrate with lower velocities. Benzene and toluene present velocities close to ethanol, while trimethylbenzenes and naphthalene are the most retarded. These transport differences resulted in the spatial separation between the plumes throughout the monitoring period. The highest ethanol concentration detected was 12,762 mg/L, which corresponds to 1.63 % of ethanol volume in water. The ethanol concentrations detected do not support the cosolvency effect on the gasoline constituents of the plumes. The organic compounds presented mass losses throughout the monitoring period. Biodegradation was also demonstrated through dissolved oxygen consumption and methanogenesis. Ethanol presented the highest mass losses and was biotransformed under anoxic conditions. Benzene presented the smallest mass loss. Benzene´s higher persistence is related to the migration close to the ground water velocity and the preferential consumption of electron acceptors by ethanol. In the case study, the disappearance of ethanol can be related to its higher biodegradation rate, which was detected through the field experiments. However, the cosolvent effect in the plume, which would explain the depletion of the most mobile compounds such as benzene and toluene was not observed during the field experiments.

É consenso entre os cientistas que as Estações de Tratamento de Esgoto são as principais formas de entrada de fármacos no ambiente aquático. Isso acontece porque os processos biológicos convencionais utilizados para o tratamento do esgoto sanitário não são eficientes quanto à remoção de muitos desses compostos sintéticos. Neste contexto, o pós-tratamento utilizando um Processo Oxidativo Avançado (POA) pode degradar os compostos pouco biodegradáveis e produzir água para reúso seguro. Portanto, esta Tese estuda o acoplamento entre um processo biológico anaeróbio-aeróbio e compara dois POA, foto-Fenton e Fenton heterogêneo, como alternativas de pós-tratamento. Os experimentos foram feitos utilizando-se esgoto sanitário real como matriz. Sendo assim, na primeira etapa deste trabalho, um método SPE-HPLC-MS/MS foi desenvolvido e validado para a quantificação dos fármacos Ranitidina, Diclofenaco e Sinvastatina naquela matriz complexa. Na segunda etapa, a degradação dos fármacos por processos biológicos foi estudada em reatores operados em batelada e de escoamento contínuo. Desenvolveu-se uma metodologia para a identificação dos produtos de biodegradação e encontrou-se que tais metabólitos são recalcitrantes e possuem potencial poluidor. Observou-se que os fármacos e seus metabólitos causam efeito tóxico crônico sobre a biomassa, pois a produção de metano foi prejudicada quando comparada à da biomassa que não foi exposta a esses compostos. Na terceira etapa, os POA foram estudados em batelada para se determinar as melhores condições de operação que seriam testadas nas etapas seguintes. Encontrou-se, para o processo foto-Fenton, que os fármacos foram completamente degradados quando se utilizavam duas lâmpadas (16 W de potência elétrica total), ferro (III) e peróxido de hidrogênio nas concentrações de 3,0 e 40 mg L−1, respectivamente, e tempo de detenção hidráulica de 10 min. Zeólita natural foi utilizada como suporte na síntese de um catalisador para Fenton heterogêneo. O catalisador foi estável em condições críticas de reação, porém não pôde degradar os compostos cujas dimensões moleculares eram maiores do que os seus poros. Os processos foram acoplados e operados em modo contínuo durante dez dias, período no qual permaneceram estáveis. Os custos foram estimados e verificou-se que, embora o processo Fenton heterogêneo necessite de 1/3 do capital comparado ao foto-Fenton, o processo heterogêneo não é interessante porque o custo operacional é 4 vezes maior e o processo é limitado para a degradação de moléculas pequenas. Já o processo foto-Fenton degradou todos os fármacos e metabólitos com remoção de carbono orgânico dissolvido e produzindo água potencialmente segura para seu reúso ao custo operacional de US$ 0,27 m−3. Portanto, o processo foto-Fenton foi a melhor alternativa de pós-tratamento avaliada nesta Tese. O processo Fenton heterogêneo seria atrativo apenas para a degradação de moléculas pequenas. / Scientists generally agree that Sewage Treatment Plants are the main inputs of pharmaceuticals into the aquatic environment. That happens because the conventional biological processes used for treating sewage are not efficient in removing many of those synthetic compounds. In this context, Advanced Oxidation Processes (AOP), used as post-treatments, can degrade the poorly biodegradable compounds and produce water for safe reuse. Therefore, this Thesis studies the coupling between an anaerobic-aerobic biological process and compares two AOP, photo-Fenton and heterogeneous Fenton, as post-treatment alternatives. The experiments were performed using real sewage as a matrix. Thus, in the first step of this work, an SPE-HPLC-MS/MS method was developed and validated for the quantification of the pharmaceuticals Ranitidine, Diclofenac, and Simvastatin in that complex matrix. In the second step, the pharmaceuticals degradation by biological processes was studied in batch and continuous flow reactors. A methodology was developed for identifying the biodegradation products and these metabolites were found to be recalcitrant and to have polluting potential. It was observed that the pharmaceuticals and their metabolites caused a chronic toxic effect on biomass, as methane production was impaired when compared to the biomass not exposed to these compounds. In the third step, the AOP were studied in batch mode to determine the best operating conditions that would be tested in the following steps. In the photo-Fenton process, the pharmaceuticals were completely degraded when two lamps (16 W total electric power), iron (III), and hydrogen peroxide were used in the concentrations of 3.0 and 40 mg L−1, respectively, with hydraulic detention time of 10 min. Natural zeolite was used as a support for the synthesized catalyst for heterogeneous Fenton. The catalyst was stable under critical reaction conditions, but it was not able to degrade compounds whose molecular dimensions were larger than its pores. The processes were coupled and operated in continuous mode for ten days, during which they remained stable. Considering the involved estimated costs, although the heterogeneous Fenton process requires 1/3 of the capital costs when compared to the photo-Fenton process, the heterogeneous one is not interesting because its operating cost is 4 times higher and it is limited to the degradation of small molecules. On the other hand, the photo-Fenton process degraded all pharmaceuticals and their metabolites, removed dissolved organic carbon, and produced water potentially safe for reuse at the operational cost of US$ 0.27 m−3. Therefore, the photo-Fenton process was the best post-treatment alternative assessed in this Thesis. The heterogeneous Fenton process would be suited only for the degradation of small molecules.

Hexaclorociclohexano (HCH), pesticida organoclorado mundialmente utilizado, apresenta efeitos tóxicos à saúde humana e ao meio ambiente. Os microrganismos degradadores mais conhecidos são as Sphingomonas sp. Técnicas de biodegradação foram aplicadas em duas etapas. A primeira focou na biorremediação de solo contaminado, de Santo André SP, e foi realizada em biorreatores no Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT). Experimentos nas fases sólida e semi-sólida apresentaram até 90% de degradação de HCH no solo. A segunda parte, na Universidade de Groningen (RuG), Países Baixos, focou no tratamento de soluções contaminadas usando enzimas selvagens e variantes desenhadas computacionalmente. Mutantes foram construídas, expressadas e purificadas. Ensaios de Thermofluor® mostraram que as variantes estavam enoveladas. Ensaios enzimáticos foram realizados em solução aquosa com b-HCH e dimetil sulfóxido (5%), sendo as amostras extraídas com acetato de etila e analisadas por cromatografia gasosa com detector de captura de elétrons. As variantes apresentaram atividade. / Hexachlorocyclohexane (HCH) is an organochlorine pesticide used world-wide which shows toxic effects in human health and causes environmental problems. The most known HCH-degrading microorganisms are Sphingomonas sp. Biodegradation techniques were applied in this work, divided in two parts. The first one focused on the bioremediation of a contaminated soil, from Santo Andre - SP, in bioreactors at the Institute for Technological Research (IPT). Experiments were carried in solid and slurry phases, which could achieve around 90% of HCH degradation. The second part was developed at the University of Groningen (Rug), The Netherlands. Contaminated solutions were treated with wild-type enzymes and computationally designed variants. Mutants were constructed, expressed and purified. Thermofluor® assay showed that all variants were well folded. Enzymatic assays were carried in aqueous solution with b-HCH and dimethyl sulfoxide (5%). The samples were extracted with ethyl acetate and analysed by gas chromatography using an electron capture detector. The variants were actives.

Orientador: Raoul Henry / Banca: Virgínia Sanches Uieda / Banca: José Francisco Gonçalves Júnior / Banca: Irineu Bianchini Júnior / Banca: Janet Higuti / Resumo: Não disponível / Abstract: Not available / Doutor

O lodo gerado nas estações de tratamento de água (ETA) possui muitos elementos químicos provenientes dos sólidos em suspensão e dos produtos adicionados durante o processo de tratamento da água. A vinhaça é um resíduo originado da destilação do álcool etílico que apresenta alta BDO, BQO, turbidez, condutividade, alta concentração de sólidos, açúcares e compostos fenólicos. Fungos do gênero Pleurotus são organismos decompositores que por meio de vários mecanismos são capazes de crescer e degradar compostos de composição complexa, presentes nos poluentes ambientais. O presente estudo objetiva avaliar os efeitos proporcionados pelo tratamento por fungos do gênero Pleurotus em uma mistura de lodo de ETA, vinhaça e bagaço de cana-de-açúcar e posteriormente aplicada como aditivo agrícola no plantio de milho e girassol. Foram realizadas análises físicas e químicas do lodo e da vinhaça assim como testes toxicológicos, com organismos padronizados, dos resíduos separadamente e da mistura antes e depois do tratamento fúngico. As plantas foram analisadas quanto às biomassas frescas e secas, o comprimento radicular e da parte aérea e quantificados os elementos químicos por ICP OES. Os resultados caracterizaram o lodo como argiloso, com alta concentração de Fe e Mn e a vinhaça com alta BDO, BQO, turbidez, condutividade, alta concentração de sólidos, açúcares, sulfato, fosfato, K, Ca e Mg. O desenvolvimento de Pleurotus na mistura de resíduos incorporada ao bagaço proporcionou um aumento nas variáveis: taxa germinativa dos cultivares, biomassa fresca e desenvolvimento radicular e aéreo significativo e maiores que o controle, em plântulas avaliadas aos de 30 dias de crescimento. Os elementos se concentraram nas raízes de ambas as culturas com 30 dias de desenvolvimento em misturas tratadas com P. ostreatus, sendo Al, Fe, Ca, K e SO4- os mais concentrados e na parte aérea foram K, Ca e SO4-. Os testes de toxicidade mostram que a toxicidade da vinhaça e do lodo foi maior do que a toxicidade da mistura. A toxicidade da mistura após o crescimento de Pleurotus foi menor do que a toxicidade da mistura sem o crescimento fúngico. / The sludge generated in the water treatment plant (WTP) has many chemicals from the suspended solids and from the products added during the water treatment process. The vinasse is a waste originated from the distillation of ethyl alcohol characterized by high values of BOD, COD, turbidity, conductivity, solids, sugars and phenolic compounds. Fungi of the genus Pleurotus are decomposers organisms that through various mechanisms are able to grow and degrade compounds of complex composition, present in environmental pollutants. This study aims to evaluate the effects given by the treatment by fungi of the genus Pleurotus to a mixture of water treatment plant sludge, vinasse and bagasse from sugar cane and later applied as an agriculture additive for corn and sunflower crops. Physical and chemical analysis of the sludge and vinasse as well as standard toxicological tests concerning the waste itself and of the mixed before and after fungal treatment were performed. Plants were analyzed for fresh and dry biomass, root and shoot and chemical elements were quantified by ICP OES. Results showed that the sludge is silty clayey with high concentrations of Fe and Mn; vinasse, on the other way, was found to present high levels of BOD, COD, turbidity, conductivity, solids, sugars, sulfate, phosphate, K, Ca and Mg. Evaluating seedling at 30 days of growth, the development of Pleurotus incorporated in the mixture of the crushed waste caused an increase on the following parameters: cultivars germination rate, fresh biomass and the mean root and shoot development larger than the control. On both cultures 30 days old and treated by P. ostreatus, elements were shown to be concentrated on the roots being Al, Fe, Ca, K and SO4- the most concentrated. On the shoots, the most common elements were K, Ca and SO4-. The toxicity tests showed that the toxicity of the vinasse and of the sludge, singly, was greater than the toxicity of the mixture. The toxicity of the mixture after the growth of Pleurotus was lower than the toxicity of the mixture without fungal growth.

Neste trabalho, foi realizada uma triagem com os fungos marinhos Aspergillus sydowii CBMAI 934, Aspergillus sydowii CBMAI 935, Aspergillus sydowii 1241, Penicillium decaturense CBMAI 1234, Penicillium raistrickii CBMAI 931, Penicillium raistrickii CBMAI 1235 e Trichoderma sp. CBMAI 932 com o objetivo de avaliar o potencial enzimático destes micro-organismos frente à biodegradação dos pesticidas organofosforados clorpirifós, metil paration e profenofós. Os fungos selecionados para as reações em meio líquido de malte 2%, que melhor adaptaram-se na presença do pesticida clorpirifós, foram as cepas de A. sydowii CBMAI 935 e Trichoderma sp. CBMAI 932, na presença de metil paration foram A. sydowii CBMAI 935 e P. decaturense CBMAI 1234 e na presença de profenofós foram os fungos A. sydowii CBMAI 935 e P. raistrickii CBMAI 931. Foram realizadas curvas analíticas com o objetivo de estimar a extensão da biodegradação dos pesticidas clorpirifós, metil paration, profenofós, e seus respectivos produtos de hidrólise, os derivados fenólicos 3,5,6-tricloro-2-piridinol, 4-nitrofenol e 4-bromo-2-clorofenol, respectivamente. As reações de biodegradação em meio líquido de malte 2% foram avaliadas com 10, 20 e 30 dias de reação com concentração inicial dos pesticidas organofosforados de 50 ppm. O pesticida, profenofós, apresentou uma biodegradação completa com o fungo P.raistrickii CBMAI 931 com 30 dias de reação, e 70% com o fungo A. sydowii CBMAI 935, para o mesmo período. Os fungos também apresentaram potencial para a degradação (ou conjugação) do metabólito, 4-bromo-2-clorofenol. Na presença dos fungos A. sydowii CBMAI 935 e Trichoderma sp. CBMAI 932, clorpirifós apresentou a menor degradação entre os pesticidas avaliados, com uma taxa de degradação de 63 e 72%, respectivamente, em 30 dias de reação. Os fungos selecionados não foram capazes de promover uma degradação apreciável do 3,5,6-tricloro-2-piridinol. Na presença dos fungos A. sydowii CBMAI 935 e P. decaturense CBMAI 1234, o metil paration apresentou uma degradação de 100% em 20 dias de reação. O 4-nitrofenol apresentou degradação (ou conjugação) de aproximadamente 50 e 40% na presença dos fungos A. sydowii CBMAI 935 e P. decaturense CBMAI 1234, respectivamente. Finalmente, os estudos apresentados comprovam a eficiência dos fungos de ambiente marinhos na biodegradação de pesticidas organofosforados. / In this work was performed a screening with the marine fungi Aspergillus sydowii CBMAI 934, Aspergillus sydowii CBMAI 935, Aspergillus sydowii 1241, Penicillium decaturense CBMAI 1234, Penicillium raistrickii CBMAI 931, Penicillium raistrickii CBMAI 1235 e Trichoderma sp. CBMAI 932 to evaluate the enzymatic potential of these microorganisms in the presence of organophosphate pesticides chlorpyrifos, methyl parathion and profenofos. The selected fungi for the reactions in liquid medium of malt 2%, which demonstrated better adaptation in presence of the pesticide chlorpyrifos, were the strains of A.sydowii CBMAI 935 and Trichoderma sp. CBMAI 932, in the presence of methyl parathion were A.sydowii CBMAI 935 and P. decaturense CBMAI 1234 and, in presence of profenofos were the fungi A. sydowii CBMAI 935 and P. raistrickii CBMAI 931. Analytical curves were performed in order to estimate the extent of biodegradation of the pesticide chlorpyrifos, methyl parathion, profenofos, and their hydrolysis products, 3,5,6-trichloro-2-pyridinol, 4-nitrophenol, 4-bromo 2-chlorophenol, respectively. Biodegradation reactions in liquid medium of malt 2% were evaluated with 10, 20 and 30 days with an initial concentration of 50 ppm of organophosphate pesticides. Profenofos, presented a complete biodegradation (100%) with the fungus P.raistrickii CBMAI 931, in 30 days of reaction, and 70% of biodegradation in the presence of the fungus A. sydowii CBMAI 935, at the same period. The fungi also showed a potential for degradation (or conjugation) of 4-bromo-2-chlorophenol. In the presence of the fungus A. sydowii CBMAI 935 and Trichoderma sp. CBMAI 932, chlorpyrifos exhibited the lowest degradation among the evaluated pesticides, presenting a degradation rate of 63 and 72%, respectively, at 30 days of reaction. The selected fungi were not capable of promoting an appreciable degradation of 3,5,6-trichloro-2-pyridinol. In the presence of A. sydowii CBMAI 935 and P. decaturense CBMAI 1234, methyl parathion showed a degradation of 100%, at 20 days of reaction. The 4-nitrophenol showed a degradation (or conjugation) of approximately 50 and 40% in the presence of the fungus A. sydowii CBMAI 935 and P. decaturense CBMAI 1234, respectively. Finally, the presented studies demonstrated the efficiency of the marine fungi in biodegradation of organophosphate pesticides.

lt;p align="justify"gt; Na cidade de Caratinga existem postos de abastecimento de combustíveis cuja vida útil dos tanques de armazenamento de combustíveis é estimada em aproximadamente 25 anos. Ao longo do tempo os tanques, podem apresentar desgastes, podendo ocorrer vazamentos e possíveis contaminações do ambiente. Os maiores problemas da contaminação do solo e das águas subterrâneas por combustível são atribuídos aos hidrocarbonetos aromáticos, estes são os constituintes mais solúveis e móveis da fração do diesel, tais como Benzeno, Tolueno, Naftaleno (HPAs). Estes compostos podem atingir as águas subterrâneas e contaminá-las. Os compostos HPAs são muito tóxicos ao sistema nervoso central do homem, apresentando toxicidade crônica, mesmo em pequenas concentrações. O objetivo desta pesquisa foi determinar a existência de microrganismos no solo de um Terminal de Combustíveis em Caratinga e avaliar a capacidade dos microrganismos em biodegradar o diesel. Foi aplicada uma metodologia para a identificação da biodegradação do naftaleno. Os ensaios foram realizados em bancada, utilizando-se microrganismos típicos do local e exógenos para comparação. Os resultados obtidos mostraram que ocorreu maior redução da quantidade do naftaleno adicionado, quando foram utilizados microrganismos nativos.lt;/pgt; / lt;p align="justify"gt; In the Caratinga city many fuel supplying facilities exist and the estimated lifetime of the fuel storage tanks are of approximately 25 years. In the long run, these fuel tanks show signs of wearing leading to leaks and possible environmental contaminations. The greatest problem of soil and groundwater contamination by fuel is due to the aromatic hydrocarbons, which are the most soluble and mobile compound of the diesel, such as Benzene, Toluene, Naphthalene (PAHs). These compounds can reach the groundwater, and contaminate them. The compounds of PAHs are very toxic to the central nervous system of the human body, showing signs of chronic toxicity, even in small concentrations. The purpose of this research was to determine the existence of microorganisms in the soil of the Fuel Terminals in Caratinga city and to evaluate the capacity of the micro-organisms in biodegrade diesel. A methodology was applied study of the biodegradation of the naphthalene in contaminated soils. Using a known mass of soil collected in the area of study, and adding the typical microorganisms of the area as well as exogens, previously selected and enriched. The obtained results showed greater degradation of naphthalene by typical microorganisms isolated from local contaminated soils.lt;/pgt;

Minutocellus polymorphus é uma microalga marinha cosmopolita, encontrada em diversas áreas. É sensível a vários tipos de toxicantes e por isso foi escolhida para investigar a metabolização do fenol, assim como os efeitos de estresse oxidativo induzido por este poluente. Na exposição de M. polymorphus ao fenol foi observado um aumento na atividade da enzima superóxido dismutase (143,5±46,9 U mg-1 para o grupo tratado e 27,1±12,7 U mg-1 para o grupo controle) e na atividade de catalase (9,79 ± 1,32 µmol min-1 mg-1 no grupo fenol e 7,00 ± 1,03 µmol min-1 mg-1 no grupo controle). As enzimas ascorbato peroxidase, deidroascorbato redutase, glutationa redutase e glutationa peroxidase não foram afetadas pelo tratamento com fenol. Fenol foi ainda capaz de provocar uma depressão dos níveis de glutationa em M. polymorphus, o decréscimo da razão de GSH/GSSG foi de aproximadamente 80%. O fenol também provocou uma diminuição nos níveis de clorofila a, no entanto, não alterou outros pigmentos. Os níveis de malondialdéido, importante produto de lipoperoxidação, não foram alterados nas células expostas induzidos a este poluente orgânico. A remoção de fenol por M. polymorphus foi verificada no meio de cultura ao longo do tempo, houve um decréscimo na concentração de fenol de 250 µmol.L-1 depois de 6 dias de exposição. Em células previamente expostas ao poluente a remoção foi de 99% em 2 horas. As enzimas de biotransformação do fenol, fenol hidroxilase (PH) e catecol 2,3-dioxigenase (C2,3-D) também foram induzidas ao longo de 6 dias, no entanto, não foi detectada a atividade de catecol 1,2-dioxigenase (C1,2-D). Estes resultados sugerem que a biotransformação do fenol segue uma via de meta clivagem sendo formado o 2-hidroximucônico semialdéido pela ação de C2,3-D. A glutationa S-transferase (GST) teve um papel importante na detoxificação do fenol. Em M. polymorphus exposta a este poluente por 48 h foi observado um aumento da atividade de GST (7,4 ± 1,5 nmol min-1 mg-1 no grupo fenol e 14,6 ± 1,3 nmol min-1 mg-1 no grupo controle). Os resultados apresentados sugerem que a microalga M. polymorphus apresenta um potencial a biotransformação de fenol e pode ser considerada um importante bioindicador e SOD, catalase, GST e GSH importantes biomarcadores de poluição aquática / Minutocellus polymorphus is a cosmopolitan marine microalgae found in many areas. It is sensitive to several types of toxicants and therefore it was chosen to investigate the phenol biotransformation, as well as the oxidative stress induced by this pollutant. M. polymorphus exposed to phenol displays an increase in the enzymes superoxide dismutase (143.5±46.9 U mg-1 for the treated group and 27.1±12.7 U mg-1 for the control group) and catalase activities (9.79 ± 1.32 µmol min-1 mg-1 in the phenol group and 7.00 ± 1.03 µmol min-1 mg-1 in the control). The enzymes ascorbate peroxidase, dehydroascorbate reductase, gluthathione reductase and gluthathione peroxidase were not affected by the treatment with phenol. Phenol reduced the levels of gluthathione (GSH) in M. polymorphus, and therefore, the ratio GSH/GSSG is affected considerably. The intracellular levels of diadinoxanthin and chlorophyll-a were affected by the presence of phenol. The levels of malondialdehyde, important product of lipoperoxidation, were not altered in M. polymorphus when cells were exposed to this organic pollutant. The phenol uptake, by M. polymorphus, was followed and a decrease of 250 µmol. L-1 in the cell-free medium was estimated after six days of exposure. Cells previously exposed to the pollutant uptakes 99 % in 2 hours of incubation. The enzymes of phenol biotransformation, phenol hydroxylase (PH) and catechol 2,3-dioxygenase (C2,3-D) activities were induced after 6 days incubation. However, the activity of catechol 1,2-dioxygenase (C1,2-D) was not detected. These results suggest that the degradation of the phenol follows a meta clivagem being formed it 2-hydroxymuconic semialdehyde by the action of C2,3-D. The gluthathione S-transferase (GST) also displays an important role in the phenol detoxification. M. polymorphus exposed to the phenol for 48 hours had an increase of GST activity (7.4 ± 1.5 nmol min-1 mg-1 in the phenol group and 14.6 ± 1.3 nmol min-1 mg-1 in the control group). Our results suggest that the microalgae M. polymorphus is a potential to phenol biotransformation and it may be considered an important bioindicator and SOD, catalase, GST and GSH important biomarkers of aquatic pollution

O mercúrio é tóxico, tanto para células eucarióticas quanto para procarióticas, mas alguns micro-organismos possuem mecanismos de resistência a este metal, como a capacidade de reduzir enzimaticamente o mercúrio (II) para a forma volátil e menos tóxica de mercúrio Hg (0). O objetivo do trabalho foi desenvolver uma estratégia com viabilidade econômica de aporte de carbono para remoção de mercúrio, avaliar o potencial bacteriano de remoção de mercúrio, cádmio, níquel e chumbo de ambientes contaminados (efluentes industriais) e identificar os distintos mecanismos de resistência envolvidos na resistência bacteriana aos metais. Oito isolados foram capazes de remover mercúrio e degradar o glicerol. Os melhores resultados para remoção de Hg e degradação do glicerol foram obtidos utilizando os isolados Serratia marcescens M25C (85 e 100%), Klebsiela pneumoniae PLB (90 e 100%), Klebsiela oxytoca U14 (90 e 100%) e Arthrobacter sp. U3 (80 e 65%) adicionando 0,5 g L-1 de extrato de levedura. O isolado Pseudomonas sp B50D foi o que apresentou melhor desempenho quando avaliada remoção de mercúrio concomitante a outros metais. Sua capacidade de remover Hg na presença de Cd foi de 75%, Ni e Pb (91%). Esse isolado removeu 60% (Cd), 90% (Ni) e 85% de Pb. Pseudomonas sp. B50D apresenta como mecanismos de resistência aos metais a redução, biossorção, produção de biofilme e produção de sideróforos. Foi demonstrado que o pH do efluente influencia a capacidade dos isolados Pseudomonas sp. B50A e Pseudomonas putida V1 removerem Hg, sendo que o pH 6 teve a melhor resposta de remoção. A capacidade dos isolados e do consórcio removerem mercúrio do efluente variou de 70 a 75%. Porém, com a adição de múltiplos metais no efluente a remoção do mercúrio foi inibida. Este trabalho demonstrou a viabilidade da utilização de glicerol residual como fonte de carbono para remoção biológica do Hg e o potencial do isolado Pseudomonas sp. B50D para remediação de contaminações mais complexas. Os isolados Pseudomonas sp. B50A e Pseudomonas putida V1 são recomendados para o tratamento de efluentes industriais contaminados com mercúrio, porém contaminações mais complexas (com outros metais) exigem a utilização concomitante de outros isolados bacterianos ou ainda outros métodos não avaliados neste estudo. / Mercury is toxic to eukaryotic cells and prokaryotic, but some microorganisms possess mechanisms of resistance to this metal, as the ability to enzymatically reduce the mercury (II) to the volatile and less toxic form of mercury Hg (0). The goal of this study was to evaluate the potential for bacterial removal of mercury, cadmium, nickel and lead from industrial wastewater and to identify the differents resistance mechanisms involved in bacterial resistance to metals. Eight strains were able to remove mercury and degrade glycerol. The best results for the removal of mercury and glycerol degradation isolates were respectively obtained using Serratia marcescens M25C (85 and 100%), Klebsiella pneumoniae NBP (90 and 100%), Klebsiella oxytoca U14 (90 and 100%) and Arthrobacter sp. U3 (80 and 65%) by adding 0.5 g L-1 yeast extract. Pseudomonas sp. B50D showed the best result to concomitant mercury removal with other metals. Its ability to remove mercury in the presence of Cd was 75% to Ni and Pb was 91%. This bacterial isolate removed 60% of Cd, 90% of Ni and 85% of Pb from the effluent contaminated with mercury. The metals resistance mechanisms to metals reduction suggested to Pseudomonas sp. B50D were biosorption, biofilm production and production of siderophores. It has been shown that the effluent pH influences the ability of the isolated Pseudomonas sp B50A and Pseudomonas putida V1 remove Hg, and pH 6 had better removal response. The consortium removal mercury from the effluent ranging from 70 to 75%. However, with the addition of multiple metals in the effluent mercury removal was inhibited. This study demonstrated the feasibility of using residual glycerol as carbon source for the biological removal of mercury and the potential of the isolated Pseudomonas sp. B50D for remediation of complex contamination. The strains Pseudomonas sp. B50A and Pseudomonas putida V1 are recommended for the treatment of industrial wastewater contaminated with mercury, but a complex contamination (with other metals) require the concomitant use of other bacterial isolates or other methods that were not evaluated in this study.

Os poliésteres alifáticos, como poli(caprolactona) (PCL) e poli(ácido lático) (PLA), são comumente usados em produtos biodegradáveis. Esses materiais são ecológicos e o uso de fibras vegetais com estes polímeros corrobora em uma alternativa de lidar com os resíduos da agroindústria e da indústria madeireira. O objetivo deste estudo foi de investigar as propriedades resultantes da degradação abiótica e biótica das bioblendas de PCL/PLA e seus biocompósitos com fibras vegetais. As fibras vegetais avaliadas foram a de babassu (Orbignya phalerata), de cana-de-açúcar (Saccharum spp) e farinha de madeira (Pinus Ellioti). A bioblenda de PCL/PLA foi utilizada como referência na proporção de 70/30, 50/50 e 30/70 (m/m) e para cada biocompósito foi utilizado 20% de fibra vegetal com duas granulometrias, de 35 e 45 mesh. As misturas foram processadas via extrusão e moldados por compressão térmica em formato de fitas. As amostras foram expostas a intemperismo natural por um período total de 120 dias e avaliadas as mudanças de suas propriedades mecânicas, físicas, químicas, morfológicas e térmicas a cada 30 dias. Evoluções das superfícies deterioradas das amostras foram observadas por MEV e demonstraram que foram ocasionadas pelas condições climáticas severas e confirmadas por FTIR através de uma diminuição considerável dos grupos ésteres. A incorporação de maior quantidade PLA ao PCL nas bioblendas aumentou o módulo de elasticidade e resistência à tração. Os biocompósitos reforçados com fibras vegetais com granulometria de 45 mesh destacaram-se em maior resistência à tração, e, após envelhecimento natural de 30 dias apresentaram menor decaimento assim como o módulo elástico. A estabilidade térmica dos biocompósitos com farinha de madeira de Pinus e fibras de cana-de-açúcar foi maior do que as de babaçu. O biocompósito reforçado com fibras de cana-de-açúcar destacou-se com maior desempenho mecânico indicando que houve uma melhor interação entre fibra e matriz polimérica. Resultados do monitoramento da degradação biótica avaliados em câmara respirométrica indicaram que o PCL apresentou menor velocidade de biodegradação em relação ao PLA. As bioblendas e biocompósitos com maior teor de PCL mostraram menor produção de CO2 ao longo do período avaliado. O biocompósito com menor teor de PCL e reforçado com fibra de cana-de-açúcar destacou-se com uma maior velocidade de biodegradação e pela maior produção de CO2. As propriedades resultantes da degradação abiótica e biótica destes materiais auxiliam no desenvolvimento de produtos de vida útil curta, bem como, na preservação do meio ambiente. / Aliphatic polyesters, such as poly(caprolactone) (PCL) and poly(lactic acid) (PLA) have been commonly used in biodegradable products. These materials are ecological and use of vegetal fibers in these composites also provides an alternative way to deal with agricultural residues. This study aims to evaluate the properties resulting from the abiotic and biotic degradation of PCL/PLA bioblends and their biocomposites. The vegetal fibers evaluated were babassu (Orbignya phalerata), sugarcane (Saccharum spp) and wood flour (Pinus Ellioti). PCL/PLA bioblends were used as reference with 70/30, 50/50 and 30/70 (w/w) ratio and each biocomposite had 20% of vegetal fiber content with 35 and 45 mesh granulometry was used. The bioblends were processed by extrusion and molded in tape format. The samples were exposed to natural weathering for 120 days and the changes in their mechanical, physical, chemical, morphological and thermal properties were evaluated every 30 days. Damaged surface evolution was performed by SEM and showed that they were caused by the severe climatic conditions and confirmed by FTIR through a considerable decrease of the ester groups. Addition of PLA to the PCL in the bioblends increased the modulus of elasticity and tensile strength. Reinforcements with vegetable fibers with 45 mesh granulometry increased tensile strength, and, after natural aging of 30 days, showed lower decrease as well as the modulus. Thermal stability of the biocomposites with wood flour and sugarcane fibers was higher than babassu. Biocomposites reinforced with sugarcane fibers highlighted in the higher mechanical performance indicating that there was a better interaction between fiber and polymer matrix. Results of the monitoring of biotic degradation indicated that PCL presented a lower rate of biodegradation in relation to PLA. Bioblends and biocomposites with higher PCL content showed lower CO2 generation over the period evaluated. Biocomposites with lower content of PCL and reinforced with sugarcane fiber stood out in the greater speed of biodegradation and the greater production of CO2. Properties resulting from the abiotic and biotic degradation prompted changes in its structures and to facilitate its degradation in times lower than conventional and aid in the development of short-lived products as well as in the preservation of the environment.