Orientador: Maria Aparecida Marin-Morales / Banca: Dejanira de Franceschi de Angelis / Banca: Maria Tercília Vilela de Azeredo Oliveira / Resumo: Derivados de petróleo como benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno (BTEX) são hidrocarbonetos monoaromáticos muito utilizados como solventes e matéria-prima em diversos processos industriais, além de estarem presentes, em grandes quantidades, nos combustíveis fósseis. Pelo seu amplo uso e alta solubilidade em água, o BTEX vem caracterizando um poluente freqüente das águas, em especial, as subterrâneas. A aplicação do processo de biorremediação parece constituir uma metodologia promissora para o tratamento de águas contaminadas por essa mistura. Testes citogenéticos são adequados e eficientes para identificar e avaliar efeitos danosos de substâncias sobre os organismos, em suas diversas concentrações e tempos de exposição. Neste trabalho foi avaliado o efeito de cinco concentrações do BTEX, antes e após o processo de biodegradação por microrganismos selecionados de efluente bruto de refinaria de petróleo, sobre os sistemas testes de Allium cepa e cultura de células HTC. A comparação do total de aberrações cromossômicas e nucleares (alterações genotóxicas) realizada entre as concentrações de BTEX não biodegradadas e biodegradadas revelou uma diminuição significativa destas anormalidades para as concentrações BTEX 1, 2 e 4. As alterações mutagênicas, avaliadas pelo teste do micronúcleo (MN) em células meristemáticas, foram significativas para as concentrações BTEX 1, 2, 4 e 5 não biodegradadas. Ao se comparar as freqüências de MN entre a concentração preparada de BTEX com a sua respectiva concentração biodegradada, observouse uma redução significativa para as biodegradadas 1 e 4. Não houve indução significativa de MN para as células F1 para nenhuma das concentrações testadas. O BTEX não provocou nenhum efeito citotóxico significativo para este organismo. O teste do MN realizado com células HTC revelou que o BTEX foi mutagênico... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Oil products as benzene, toluene, ethylbenzene and xylene (BTEX) are monoaromatics hydrocarbons widely used as solvents and raw materials in several industrial processes, and are present in large quantities in fossil fuels. By its widespread use and high solubility in water, the BTEX is featuring a common pollutant of water, particularly groundwater. Implementation of the bioremediation seems to be a promising method for treatment of contaminated water with this mixture. Cytogenetic tests are appropriate and efficient to identify and assess the harmful effects of substances on the organisms in their several concentrations and time of exposure. This study evaluated the effect of five BTEX concentrations, before and after the biodegradation process by microorganisms selected from raw sewage from oil refinery using the test systems of Allium cepa and HTC cells. The comparison of total chromosomal and nuclear aberrations (genotoxic alterations) performed between BTEX concentrations bioremedied and not bioremedied showed a significant decrease of these abnormalities for BTEX concentrations 1, 2 and 4. Mutagenic alterations, evaluated by the micronucleus test (MN) in meristematic cells, were significant to the BTEX concentrations 1, 2, 4 and 5 not bioremedied. When comparing the frequencies of MN between the prepared concentration of BTEX with its concentration bioremedied, there was a significant reduction for the bioremedied 1 and 4. There was no significant induction of MN to cells F1 to any of the concentrations tested. The BTEX did not cause any significant cytotoxic effect to those organisms. The test performed with micronucleus of the HTC cells revealed that the BTEX was mutagenic, but only to the highest concentration, both before and after the biodegradation. Genotoxic damage as measured by the comet assay showed that BTEX was genotoxic for all concentrations not bioremedied, tested... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: João Carlos Dourado / Banca: Carlos Alberto Mendonça / Banca: Walter Malagutti Filho / Resumo: Este trabalho discute a aplicabilidade do método geofísico Eletromagnético Transiente (TEM) a partir de análise comparativa com o método de Eletrorresistividade, em uma área industrial contaminada por derivados de petróleo e atualmente sob processos de Atenuação Natural. Dentre os contaminantes presentes no solo e água subterrânea estão o Benzeno, Tolueno, Xileno, 1,2 Dicloroetano, Sódio, Cloreto e Sulfato. A remediação da área é realizada exclusivamente por Atenuação Natural, ou seja, ação de processos físicos, químicos e biológicos responsáveis pela degradação, dispersão e diluição dos contaminantes. Foram utilizadas as técnicas de sondagem eletromagnética de "loop" central, caminhamento eletromagnético, sondagem elétrica vertical e caminhamento elétrico. Os resultados apresentam uma anomalia de baixa resistividade adjacente aos poços de injeção, e anomalias de alta resistividade sob estes poços. A grande área abrangida pela anomalia de baixa resistividade é fruto principalmente da biodegradação dos contaminantes de fase líquida leve não aquosa - LNAPL, cujas sucessivas quebras em compostos mais simples por ação de microorganismos resulta em ácidos orgânicos que corroem grãos minerais, que são liberados ao meio sob a forma iônica. A pequena área abrangida pela anomalia de alta resistividade é produto da concentração de contaminantes pouco degradados, caracterizados por elevada resistividade em relação á água. O TEM se mostrou aplicável no estudo de áreas contaminadas e o processo de Atenuação Natural está sendo eficaz na remediação da área. / Abstract: This work discuss the applicability of the Transient Electromagnetic Method (TEM) from comparative analysis with the Electrical Method, in an industrial area contaminated by oil derived and currently under processes of Natural Attenuation. Amongst the contaminants presents in the soil and groundwater they are the Benzene, Toluene, Xylene, 1,2 Dichloroetene, Sodium, Chloride and Sulphate. A remediation of the area is carried through exclusively by Natural Attenuation, or either, action of physical, chemical and biological processes responsible for the degradation, dispersion and dilution of contaminants. The techniques of electromagnetic sounding of central loop, electromagnetic tomography, vertical electric sounding and electric tomography had been used. The results present an anomaly of low adjacent resistivity to the injection wells, and anomalies of high resistivity under these wells. The great area enclosed for the anomaly of low resistivity is fruit mainly of the biodegradation of the contaminants of light non-aqueous phase liquid - LNAPL, whose successive breakings in simpler composites for action of microorganisms result in acid organic that corrode mineral grains, that are set free to the way under the ionic form. The small area enclosed for the anomaly of high resistivity is product of the concentration of contaminants little degraded, characterized for raised resistivity in relation a water. The TEM if it showed applicable in the study of contaminated areas and the process of Natural Attenuation is being efficient in the remediation of the area. / Mestre

Resumo: Isolou-se uma cepa de levedura do tratamento biológico do efluente da Refinaria de Paulínia - SP. Esta levedura foi submetida a alguns ensaios preliminares e mostrou-se capaz de biodegradar lipídios vegetais, gorduras animais e hidrocarbonetos. Diante destas características metabólicas providenciou-se a sua taxonomia resultando após análise molecular do genoma na espécie Candida viswanathii. Pelas suas propriedades hidrolíticas, procurou-se verificar nesta pesquisa a sua capacidade da em degradar biodiesel de origem animal, mediante o emprego do método respirométrico de Bartha e Pramer. Como suporte para esta avaliação utilizou-se solo arenoso, pH 4,0, 8,0g/dm3 de matéria orgânica, coletado na Estação Ecológica de Itirapina, coordenadas geográficas (S 21°13'V e 0 47º 49'W). Procurou-se avaliar a capacidade de biodegradar biodiesel desta levedura com a quantidade de água sugerida no próprio método de respirometria isto é, de 70% da capacidade de campo (CC) e com quantidade adicional para 90% da CC. Constatou-se nos experimentos realizados que capacidade de campo diminui a eficiência da respirometria no tratamento em que havia biodiesel e o solo apresentava 90% da CC. Nos tratamentos com levedura e biodiesel tanto em 70 como 90% da CC houve maior evolução de CO2. Comparando-se os ensaios com biodiesel e adição da levedura, verificou-se que na ausência da C. viswanathii a produção de CO2 foi 4% menor. Nos tratamentos em que apenas o biodiesel foi acrescentado verificou-se que a microbiota autóctone do solo também promove a biodegradação e conseqüente biorremediação indicando que, mesmo os microrganismos existentes no solo possuem a capacidade de degradar biodiesel e promover a biorremediação. / Abstract: A stream of yeast was isolated from biological treatment of effluent from the refinery in Paulinia - SP. This yeast has been subjected to some preliminary tests and was capable of biodegradability vegetable oil, animal fat and hydrocarbon. Facing these metabolic characteristics, has provided its taxonomy and after molecular analysis of the genome resulted in Candida viswanathii species. For its hydrolytic properties, this research tried to verify its ability to degrade biodiesel from animal fat, by the use of the of Bartha and Pramer's respirometry method. As support for this research, was utilized a sandy soil, pH 4,0; 8,0 g/dm3 of organic material, collected from Itirapina's Ecologic Station, geographic co-ordinates (S 21° 13'V and 0 47º 49'W). C. viswanathii was isolated from oil refinery effluent after biological treatment. The research evaluated the yeast's capacity of biodiesel degradation with the same quantity of water suggested by respirometric method, which means, at 70% of field capacity (FC) and with additional quantity to 90% of FC. It was found on the control experiments realized that the respirometric's efficiency was lower in the treatment with biodiesel and the soil was 90% of FC (with more quantity of water). On treatments those containing the yeast and biodiesel, either at 70 or 90% FC there were more production of CO2. Comparing the treatments with biodiesel and yeast's addition, it was found that the production of CO2 decreases 4% in the yeast absence. On treatments where only biodiesel was added it was observed that the soil's autochthon microbiota also promoted the biodegradation and consequent bioremediation. This result indicates that even microorganisms from soil have the capacity to degrade biodiesel and promote the bioremediation of contaminated areas. / Orientador: Roberto Naves Domingos / Coorientador: Dejanira de Francheschi de Angelis / Banca: Cassiana Maria Reganhan Coneglian / Banca: Jorge José Correa Lopes / Mestre

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O politereftalato de etileno (PET) é um termoplástico da família dos poliésteres com ampla utilização pela indústria de bebidas carbonatadas, este material, quando descartado no ambiente inadequadamente, como outros resíduos sólidos, torna-se um passivo ambiental, pois, pode ocasionar a poluição dos ambientes, bem como a proliferação de vetores de doenças, entre outros. No que tange ao avanço de pesquisas em buscas alternativas para a minimização de impactos ambientais provenientes do descarte de materiais poliméricos, surgem como alternativas, a investigação de processos fotodegradativos e biológicos que visam a degradação destes materiais. Os processos de fotodegradação incluem a radiação ultravioleta, uma luz de alta energia capaz de provocar modificações na estrutura polimérica que acarreta a degradação/desestabilização do material. Ainda, a utilização de fungos basidiomicetos, responsáveis pela degradação de compostos naturais com grandes cadeias carbônicas, aplicada a decomposição de materiais poliméricos é considerada uma alternativa promissora. O Lentinula edodes, popularmente conhecido como shiitake é um fungo de grande interesse comercial, além de ser comestível, além de ser comestível, produz grandes quantidades de hidrolases e oxidases durante a conversão de resíduos lignocelulósicos. Neste estudo, foram utilizadas garrafas de PET virgem cristal, pré-consumo, como substrato para o crescimento do fungo L.edodes. Os ensaios procederam em duas fases, abiótica e biótica. Na fase de degradação abiótica, os espécimes de PET recortados da faixa central da garrafa, foram submetidos a radiação ultravioleta, em uma câmara irradiação UV acelerada. Os períodos de tempoforam 0h/sem irradiação, 24 horas, 48 horas, e 96 horas, ininterruptos. Os quatro grupos (0hh, 24 h, 48h, e 96h) foram caracterizadas por análises termogravimétricas (TG), Análise de Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (0h e 96H) e Ensaio de Tração Mecânica (ASTM-D638- 10), para analisar o efeito dessa radiação nas propriedade físico químicas das amostras . A segunda fase de degradação, biótica, consistiu na realização de ensaios de interação variáveis entre fungo L.edodes e o PET. Foram empregados como tratamentos o cultivo em placas petri, o cultivo em tubos de ensaio, a fermentação semissólida e o cultivo axênico, mantidos por diferentes períodos de tempo. Como variáveis resposta, por meio do método gravimétrico , obteve-se o percentual da perda de massa e, posteriormente, as amostras foram submetidas a análise de microscopia óptica, análises termogravimétricas, TG/DTG e DSC, e para o cultivo axênico foi determinada a tração mecânica. Os resultados indicam que a irradiação UV altera significativamente as propriedades do PET, fato que influencia na estabilidade e na sua biodegrabilidade. O percentual de perda de massa médio, obtido nos diferentes ensaios, sem considerar o tipo e os períodos de tempo dos tratamentos, foram de 0,44% para PET 0h, sem irradiação o menor valor registrado, 1,28% para o PET 24h, o maior valor registrado, e ainda, 1,07% para o PET 48h e 0,95% para o PET 96h, para as diferentes fases de irradiação UV. Através das microfotografias, foi possível observar a deterioração do material, com a presença de escavações e falhas, mas também foi possível observar que o fundo pode se aderir fortemente à matriz polimérica, e o procedimento utilizado para a remoção não ser eficiente, fato que deixa vestígios do fungo no interior do PET. Oscilações nas propriedades térmicas e mecânicas do PET. Também puderam ser observadas, outro indicativo de que o fungo L. edodes tem potencial para a aplicação em processo de biodegradação, e a irradiação UV age de forma favorável a esse processo, por fim são feitas sugestões que visam a melhoria dos resultados de biodegradação e o conhecimento mais específico de seus processos. / The polyethylene terephthalate (PET) is a thermoplastic polyester with widespread use of the carbonated beverage industry. This material, when disposed of improperly in the environment like other solid waste becomes an environment burden. It may cause pollution environmments. As well as the proliferation of disease vectors, among others. With respect to the advancement of research in search of alternatives to minimize environmental impacts from the disposal of polymeric materials, emerge as alternatives, the research photo degradative and biological processes to the degradation of these material. The photodegradation processes include ultraviolet radiation, a high energy light which can cause changes include ultraviolet radiation, a high energy light which, can cause change in the polymer structure which causes degradation/destabilization of the material. Furthermore, the use of Basidiomycete fungi responsible for the degradation of natural compounds with large carbon chains applied to decomposition of polymeric material is considered a promising alternative. The Lentinula edodes , popularly known as shiitake is a great commercial interest fungus, in addition to being edible, produces large quantity of hydrolase and oxidade for the conversion of lignocellulosic wastes, in this study, we used PET bottles crystal virgin, pre-consumer, as a substrate for the growth of the fungus L. edodes. The tests proceeded in two stages, abiotica and biotic. In abiotic degradation , phase PET specimens cult from the central strip of the bottle were subjected to ultraviolet radiation in a chamber accelerated UV irradiation. The time periodos were 0h/ without irradiation, 24 hours, 48 hours and 96 hours uninterrupted. The 4groups (0h, 24h, 48h, 96h and) were characterized by thermogravimetric analysis (TG), Analysis of Diferential Scanning Calorimetry (DSC), Infrared Spectroscopy Fourier Transform (0h and 96h) and Mechanical Tensile test (ASTM-D638-10), to analyse the effect of radiation on the physicochemical property of the samples. The second stage of degradation, biotic, consisted of testing interaction between the fungus L. edodes and PET. The treatments used were grown in petri dishes, cultivation in tubes, the semisolid fermentation axenic culture and maintened for different periods of time. The following variables by the gravimetric method gave a weight loss percentage, then the samples were subjected to light microscopy analysis, thermogravimetric analysis, TG/DTG and DSC, and the axenic culture was determined traction mechanical. The results indicate that UV irradiation significantly modifies the properties of PET, a fact that influences the stability and biodegradability. The percentage of average mass loss, obtained in different trials, regardless of the type and the time periods of the treatment were of 0,44% for PET 0h without irradiation the lowest recorded value, 1,28% for PET 24, the highest value recorded and also 1.07% for PET 48h and 0.95% for PET 96h, different UV irradiation phases. Through the photomicrographs, we observed degradation of the material, with the presence of presence of excavations and failures, but it was also observed that the fungus can strongly adhere to the polymer matrix, and procedure for removal was not be affective, a facts that leaves fungus remains inside the PET. Oscilations in thermal and mechanical properties of PET could be observed, another indication that the fungus L. edodes has potential for application in biodegradation process, and UV irradiation acts favorably to this process, finally are made suggestions aimed at improving biodegradation results and more specific knowledge of its processes.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O politereftalato de etileno (PET) é um termoplástico da família dos poliésteres com ampla utilização pela indústria de bebidas carbonatadas, este material, quando descartado no ambiente inadequadamente, como outros resíduos sólidos, torna-se um passivo ambiental, pois, pode ocasionar a poluição dos ambientes, bem como a proliferação de vetores de doenças, entre outros. No que tange ao avanço de pesquisas em buscas alternativas para a minimização de impactos ambientais provenientes do descarte de materiais poliméricos, surgem como alternativas, a investigação de processos fotodegradativos e biológicos que visam a degradação destes materiais. Os processos de fotodegradação incluem a radiação ultravioleta, uma luz de alta energia capaz de provocar modificações na estrutura polimérica que acarreta a degradação/desestabilização do material. Ainda, a utilização de fungos basidiomicetos, responsáveis pela degradação de compostos naturais com grandes cadeias carbônicas, aplicada a decomposição de materiais poliméricos é considerada uma alternativa promissora. O Lentinula edodes, popularmente conhecido como shiitake é um fungo de grande interesse comercial, além de ser comestível, além de ser comestível, produz grandes quantidades de hidrolases e oxidases durante a conversão de resíduos lignocelulósicos. Neste estudo, foram utilizadas garrafas de PET virgem cristal, pré-consumo, como substrato para o crescimento do fungo L.edodes. Os ensaios procederam em duas fases, abiótica e biótica. Na fase de degradação abiótica, os espécimes de PET recortados da faixa central da garrafa, foram submetidos a radiação ultravioleta, em uma câmara irradiação UV acelerada. Os períodos de tempoforam 0h/sem irradiação, 24 horas, 48 horas, e 96 horas, ininterruptos. Os quatro grupos (0hh, 24 h, 48h, e 96h) foram caracterizadas por análises termogravimétricas (TG), Análise de Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (0h e 96H) e Ensaio de Tração Mecânica (ASTM-D638- 10), para analisar o efeito dessa radiação nas propriedade físico químicas das amostras . A segunda fase de degradação, biótica, consistiu na realização de ensaios de interação variáveis entre fungo L.edodes e o PET. Foram empregados como tratamentos o cultivo em placas petri, o cultivo em tubos de ensaio, a fermentação semissólida e o cultivo axênico, mantidos por diferentes períodos de tempo. Como variáveis resposta, por meio do método gravimétrico , obteve-se o percentual da perda de massa e, posteriormente, as amostras foram submetidas a análise de microscopia óptica, análises termogravimétricas, TG/DTG e DSC, e para o cultivo axênico foi determinada a tração mecânica. Os resultados indicam que a irradiação UV altera significativamente as propriedades do PET, fato que influencia na estabilidade e na sua biodegrabilidade. O percentual de perda de massa médio, obtido nos diferentes ensaios, sem considerar o tipo e os períodos de tempo dos tratamentos, foram de 0,44% para PET 0h, sem irradiação o menor valor registrado, 1,28% para o PET 24h, o maior valor registrado, e ainda, 1,07% para o PET 48h e 0,95% para o PET 96h, para as diferentes fases de irradiação UV. Através das microfotografias, foi possível observar a deterioração do material, com a presença de escavações e falhas, mas também foi possível observar que o fundo pode se aderir fortemente à matriz polimérica, e o procedimento utilizado para a remoção não ser eficiente, fato que deixa vestígios do fungo no interior do PET. Oscilações nas propriedades térmicas e mecânicas do PET. Também puderam ser observadas, outro indicativo de que o fungo L. edodes tem potencial para a aplicação em processo de biodegradação, e a irradiação UV age de forma favorável a esse processo, por fim são feitas sugestões que visam a melhoria dos resultados de biodegradação e o conhecimento mais específico de seus processos. / The polyethylene terephthalate (PET) is a thermoplastic polyester with widespread use of the carbonated beverage industry. This material, when disposed of improperly in the environment like other solid waste becomes an environment burden. It may cause pollution environmments. As well as the proliferation of disease vectors, among others. With respect to the advancement of research in search of alternatives to minimize environmental impacts from the disposal of polymeric materials, emerge as alternatives, the research photo degradative and biological processes to the degradation of these material. The photodegradation processes include ultraviolet radiation, a high energy light which can cause changes include ultraviolet radiation, a high energy light which, can cause change in the polymer structure which causes degradation/destabilization of the material. Furthermore, the use of Basidiomycete fungi responsible for the degradation of natural compounds with large carbon chains applied to decomposition of polymeric material is considered a promising alternative. The Lentinula edodes , popularly known as shiitake is a great commercial interest fungus, in addition to being edible, produces large quantity of hydrolase and oxidade for the conversion of lignocellulosic wastes, in this study, we used PET bottles crystal virgin, pre-consumer, as a substrate for the growth of the fungus L. edodes. The tests proceeded in two stages, abiotica and biotic. In abiotic degradation , phase PET specimens cult from the central strip of the bottle were subjected to ultraviolet radiation in a chamber accelerated UV irradiation. The time periodos were 0h/ without irradiation, 24 hours, 48 hours and 96 hours uninterrupted. The 4groups (0h, 24h, 48h, 96h and) were characterized by thermogravimetric analysis (TG), Analysis of Diferential Scanning Calorimetry (DSC), Infrared Spectroscopy Fourier Transform (0h and 96h) and Mechanical Tensile test (ASTM-D638-10), to analyse the effect of radiation on the physicochemical property of the samples. The second stage of degradation, biotic, consisted of testing interaction between the fungus L. edodes and PET. The treatments used were grown in petri dishes, cultivation in tubes, the semisolid fermentation axenic culture and maintened for different periods of time. The following variables by the gravimetric method gave a weight loss percentage, then the samples were subjected to light microscopy analysis, thermogravimetric analysis, TG/DTG and DSC, and the axenic culture was determined traction mechanical. The results indicate that UV irradiation significantly modifies the properties of PET, a fact that influences the stability and biodegradability. The percentage of average mass loss, obtained in different trials, regardless of the type and the time periods of the treatment were of 0,44% for PET 0h without irradiation the lowest recorded value, 1,28% for PET 24, the highest value recorded and also 1.07% for PET 48h and 0.95% for PET 96h, different UV irradiation phases. Through the photomicrographs, we observed degradation of the material, with the presence of presence of excavations and failures, but it was also observed that the fungus can strongly adhere to the polymer matrix, and procedure for removal was not be affective, a facts that leaves fungus remains inside the PET. Oscilations in thermal and mechanical properties of PET could be observed, another indication that the fungus L. edodes has potential for application in biodegradation process, and UV irradiation acts favorably to this process, finally are made suggestions aimed at improving biodegradation results and more specific knowledge of its processes.

Este trabalho consistiu em aprimorar o entendimento da rota de migração do óleo no reservatório e verificar a possibilidade de variação da intensidade da biodegradação com as heterogeneidades existentes. Foram utilizadas como base para a dissertação sete amostras coletadas na bacia sedimentar do Paraná, no arenito asfáltico do Anhembi, afloramento da Fazenda Betumita. A Fazenda Betumita é considerada a ocorrência mais expressiva de óleo na região do alto estrutural do Anhembi, apresentando a maior acumulação de arenito asfáltico na borda leste da Bacia do Paraná. A ocorrência dos arenitos asfálticos na área de estudo é predominantemente por arenitos da Formação Pirambóia. Estes arenitos foram preenchidos por hidrocarbonetos relacionados ao sistema Irati-Pirambóia e são caracterizados como imaturo, devido ausência de n-alcanos e abundância de esteranos e terpanos. As amostras coletadas foram analisadas através da cromatografia líquida e gasosa e correlacionadas com a descrição das fácies do afloramento. A biodegradação do óleo apresentou a tendência de aumentar do topo para a base do afloramento, local caracterizado por fácies subaquosas, onde se encontra o contato óleo/água, propício para o crescimento dos microorganismos degradadoras de óleo. Na fácie de interduna, a biodegradação foi menor, pois este ambiente é caracterizado por partículas argilo-minerais e menores permo-porosidade, não propício para o crescimento de microorganismos capazes de degradar o óleo. Foi observada a presença de diasteranos e 25-norhopanos nas amostras coletadas, indicando que o óleo do afloramento está severamente biodegradado. Os esteranos apresentaram maior biodegradação na base do afloramento onde está o contato óleo/água e maior reposição de oxigênio pela infiltração de água meteórica, tornando-se ambiente propício para crescimento das bactérias aeróbicas tendendo a degradar preferencialmente os esteranos. Entretanto os hopanos apresentaram maior biodegradação no topo do afloramento, local com condições propícias para o crescimento das bactérias anaeróbicas, que tenderam a degradar preferencialmente os hopanos. As informações adquiridas nesta pesquisa são de grande relevância para o conhecimento na exploração do petróleo, pois geralmente esses conhecimentos não estão disponíveis nos dados de subsuperfície. Este trabalho servirá de parâmetro para o planejamento da produção e recuperação secundária e terciária de reservatórios com fácies sedimentares semelhantes da área estudada. / This report concerns to improve understanding of the migration route of the oil in the tank and check the possibility of varying the intensity of biodegradation with the existing heterogeneities. Were used as basis for the dissertation seven samples collected in the sedimentary Paraná Basin, in the Anhembi tar sandstone, outcrops of Betumita Farm. Betumita Farm is considered the more expressive occurrence of oil in the Anhembi High, showing the greatest accumulation of tar sandstone on the eastern margin of the Paraná Basin. The occurrence of tar sandstones in the study area is predominantly of sandstones of the Pirambóia Formation. These sandstones were filled by oil related Irati Pirambóia system and are characterized as immature due to the absence of n-alkanes and abundance of steranes and terpanes. The samples were analyzed by gas and liquid chromatography and related to the description of the facies outcrop. The biodegradation of the oil tended to increase from the top to the bottom of the outcrop, characterized by local subaqueous facies, where the contact oil/water, suitable for the growth of microorganisms to degrade oil. In the interdune facie, the biodegradation was lower, because this environment is characterized by clay-mineral particles and lower porosity and permeability, not conducive to the growth of microorganisms capable of degrading oil. Was observed the presence of 25-norhopanes and diasteranes in the samples, indicating that the oil outcrop was severely degraded. The steranes showed higher degradation at the bottom of the outcrop where the contact is oil/water and higher oxygen replenishment by infiltration of meteoric water, making it suitable environment for growth of aerobic bacteria tend to preferentially degrade steranes. However the hopanes showed higher biodegradation at the top of the outcrop, with local conditions conducive to the growth of anaerobic bacteria, which tended to degrade preferentially the hopanes. The information gained in this research are highly relevant to the knowledge on oil exploration, as these skills are not generally available in the subsurface data. This work will serve as a parameter for production planning and recovery secondary and tertiary of reservoirs with similar facies sedimentary of the studied area.

abstract: Black carbon (BC) is the product of incomplete combustion of biomass and fossil fuels. It is found ubiquitously in nature and is relevant to studies in atmospheric science, soil science, oceanography, and anthropology. Black carbon is best described using a combustion continuum that sub-classifies BC into slightly charred biomass, char, charcoal and soot. These sub-classifications range in particle size, formation temperature, and relative reactivity. Interest in BC has increased because of its role in the long-term storage of organic matter and the biogeochemistry of urban areas. The global BC budget is unbalanced. Production of BC greatly outweighs decomposition of BC. This suggests that there are unknown or underestimated BC removal processes, and it is likely that some of these processes are occurring in soils. However, little is known about BC reactivity in soil and especially in desert soil. This work focuses on soot BC, which is formed at higher temperatures and has a lower relative reactivity than other forms of BC. Here, I assess the contribution of soot BC to central AZ soils and use the isotopic composition of soot BC to identify sources of soot BC. Soot BC is a significant (31%) fraction of the soil organic matter in central AZ and this work suggests that desert and urban soils may be a storage reservoir for soot BC. I further identify previously unknown removal processes of soot BC found naturally in soil and demonstrate that soil soot BC undergoes abiotic (photo-oxidation) and biotic reactions. Not only is soot BC degraded by these processes, but its chemical composition is altered, suggesting that soot BC contains some chemical moieties that are more reactive than others. Because soot BC demonstrates both refractory and reactive character, it is likely that the structure of soot BC; therefore, its interactions in the environment are complex and it is not simply a recalcitrant material. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Chemistry 2013

A capacidade de degradação de compostos xenobióticos por organismos vivos, principalmente bactérias, tem sido objeto intenso de pesquisa, principalmente por aqueles microrganismos isolados do solo. Dessa forma, a busca por novos nichos que resultem no isolamento de microrganismos altamente eficientes se torna cada vez mais necessária. Assim, dada a diversidade de interações inseto - bactérias, este estudo buscou explorar insetos resistentes a inseticidas como nicho de bactérias com capacidade de degradação de pesticidas para o desenvolvimento de estudos voltados à i) utilização dessas bactérias na biorremediação e ii) determinação de sua contribuição na metabolização de inseticidas pelo hospedeiro. Assim, esse trabalho teve por objetivos i) isolar, identificar e caracterizar microrganismos associados ao trato digestivo de linhagens de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae) resistentes a lambda-cyhalothrin e deltamethrin (piretróide), chlorpyrifos ethyl (organofosforado), spinosad (naturalyte) e lufenuron (inibidor de síntese de quitina), ii) verificar o seu potencial de biodegradação desses compostos, iii) estudar sua associação a populações naturais de S. frugiperda e iv) determinar seu papel na metabolização de xenobióticos. Bactérias com potencial de biodegradação foram selecionadas via cultivo seletivo da flora associada ao trato intestinal de lagartas de quinto ínstar de S. frugiperda em meio mínimo M9 acrescido de 10 ?g/mL de um dos inseticidas em estudo como única fonte de carbono. As bactérias isoladas foram sujeitas à análise de PCR-RFLP do gene do 16S rDNA, com três enzimas de restrição (EcoRI, Rsa, DdeI), resultando na identificação de 16 isolados. Após sequenciamento, dez filotipos foram identificados, distribuídos em Firmicutes (Enterococcaceae e Staphylococcaceae), ?-Proteobacteria (Enterobacteriaceae e Pseudomonadaceae), ?-Proteobacteria (Comamonadaceae) e Actinobacteria (Micrococcaceae e Microbacteriaceae). Enterococcus, Pseudomonas e Microbacterium foram os únicos representados por dois filotipos, sendo ainda encontrados um filotipo de Delftia, Leclercia, Staphylococcus e Arthrobacter. Enterococcus casseliflavus e Enterococcus mundtii foram isolados de praticamente todas as linhagens resistentes de S. frugiperda. Análises de antibiograma e do metabolismo de carboidratos indicaram a similaridade entre os clones de E. casseliflavus, enquanto que os clones de E. mundtii diferiram de maneira expressiva. Apesar disso, os alelos analisados para tipagem via multilocus não resultaram em diferenças. Análises de PCR-diagnóstico do intestino de lagartas de S. frugiperda de linhagem suscetível de laboratório resultaram na detecção de quatro dos dez filotipos isolados do intestino de linhagens resistentes de S. frugiperda. Já em populações naturais foram encontrados cinco dos dez filotipos. O isolado com maior capacidade de crescimento em cada inseticida foi selecionado e todos apresentaram resposta dependente da concentração dos inseticidas, sendo encontrado efeito antimicrobiano em alguns inseticidas. A análise de cromatografia acoplada a espectrometria de massas comprovou a degradação dos inseticidas utilizados pelos diferentes isolados. A colonização do trato digestivo de linhagem suscetível de S. frugiperda com um dos filotipos (Microbacterium arborescens) isolado de lagartas resistentes a lufenuron resultou em CL50 cerca de 10 vezes superior àquela da linhagem apossimbionte. Assim, linhagens resistentes de S. frugiperda se mostraram um excelente reservatório de bactérias com capacidade de degradação dos inseticidas testados e que podem auxiliar na metabolização desses produtos pelo hospedeiro, assim como ser exploradas na descontaminação de áreas que apresentam resíduos desses xenobióticos. / The capacity of living organisms to degrade xenobiotics has been intensively studied, mainly for soil-associated bacteria. Thus, there is a growing need to search for new niches to lead to the isolation of highly efficient microrganisms. As insect-bacteria interactions are very diverse, we focused on exploiting insecticide resistant insects as a niche of pesticidedegrading bacteria to develop studies devoted to a) bacterial utilization in bioremediation and ii) determination of bacterial contribution to insecticide metabolization by the host insect. Our main objetives were to i) isolate, identify and characterize the microrganisms associated to the gut of resistant strains of Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae) capable to degrade lambda-cyhalothrin,deltamethrin (pyrethroids), chlorpyrifos ethyl (organophosphate), spinosad (naturalyte) and lufenuron (chitin synthesis inhibitor), ii) verify their potential to degrade these insecticides, iii) to verify their association to natural populations of S. frugiperda, and iv) to determine their role in the metabolization of xenobiotics in the host. Bacteria with biodegrading capacity were selected from the gut flora of fifth instars of S. frugiperda on selective media based on the minimum media M9 added of 10 ?g/mL of one of the insecticides selected as the sole carbon source. The isolated bacteria were subjected to RFLP-PCR analysis of the 16S rDNA gene using three restriction enzymes (EcoRI, Rsa, DdeI), which led to the identification of 16 isolates. These isolates were grouped in ten phylotypes after sequencing, representing Firmicutes (Enterococcaceae and Staphylococcaceae), ?-Proteobacteria (Enterobacteriaceae and Pseudomonadaceae), ?- Proteobacteria (Comamonadaceae) and Actinobacteria (Micrococcaceae e Microbacteriaceae). Enterococcus, Pseudomonas and Microbacterium were the only represented by more than two phylotypes. Delftia, Leclercia, Staphylococcus and Arthrobacter were also represented. Enterococcus casseliflavus and Enterococcus mundtii were isolated from almost all resistant lines of S. frugiperda. Antibiogram and carbohydrate metabolism assays indicated the similarity among the isolates of E. casseliflavus, while those of E. mundtii displayed some differences. However, no molecular differences were observed by comparing different alleles in multilocus sequence analysis. Diagnostic-PCR analysis of a susceptible, lab-strain of S. frugiperda allowed the identification of four out of the ten phylotypes isolated from resistant strains. But no bacteria from the susceptible strain could be cultivated in the selective media. In natural populations of S. frugiperda, five out of the ten isolates were detected. The most active isolate to degrade each pesticide was selected for further tests and all displayed a dose-dependent response to the insecticides. Analyses by gas or liquid chromatography-coupled mass spectrometry demonstrated the capacity of each isolate to degrade the insecticides tested. Gut colonization of larvae from the susceptible strain with Microbacterium arborescens isolated from resistant larvae increased the LC50 to lufenuron in 10 fold when compared to the aposymbiont strain. Thus, resistant strains of S. frugiperda are an excellent reservoir of bacteria capable of degrading the tested insecticides, and have a potential to be exploited for the bioremediation of xenobiotic contaminated areas. Moreover, these bacteria can auxiliate the host insect to metabolize insecticides and may play a role in insect response to insecticides.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / O tÃxon genÃrico Burkholderia apresenta grande diversidade metabÃlica, possibilitando que estas proteobactÃrias vivam numa variedade de habitats, dentre os quais destacamos o solo, Ãgua (incluindo Ãgua do mar), plantas, fungos, animais e atà mesmo seres humanos. Uma das aplicaÃÃes biotecnolÃgicas mais marcantes à a capacidade de promover a biodegradaÃÃo de poluentes. Assim, este estudo visou a identificaÃÃo do isolado de Burkholderia SMF 090, bem como a avaliaÃÃo do potencial na utilizaÃÃo da gasolina como fonte de carbono e a identificaÃÃo de vias metabÃlicas possivelmente envolvidas na degradaÃÃo dos componentes da gasolina atravÃs da realizaÃÃo de anÃlises proteÃmicas. A identificaÃÃo do isolado SMF 090 e anÃlise da filogenia molecular foi realizada pelo sequenciamento do gene 16S rRNA. Posteriormente, foram realizadas anÃlises de filogenia molecular e reconstruÃÃo de Ãrvores filogenÃticas com outras bactÃrias do gÃnero. Para a caracterizaÃÃo do perfil de crescimento do isolado SMF 090 foram realizadas curvas de crescimento em meio nutritivo (TY), meio sem fonte de carbono (BH), BH suplementado com gasolina comercial e BH suplementado com D-glicose. O estudo das proteÃnas diferencialmente expressas ocorreu atravÃs de eletroforese bidimensional, de espectrometria de massa e anÃlises de bioinfomÃtica. AtravÃs da anÃlise do 16S rDNA, sugeriu-se que SMF 090 està relacionada à Burkholderia sabiae Br3407 e ambos descendem de um ancestral comum recente. A bactÃria estudada foi capaz de crescer em meio mineral contendo gasolina como Ãnica fonte de carbono. Foi possÃvel observar proteÃnas diferencialmente expressas entre os grupos testados, as quais podem estar associadas ao metabolismo de degradaÃÃo de hidrocarbonetos. As anÃlises dos gÃis de 2DE e os dados de espectrometria de massas permitiram a identificaÃÃo de vÃrias proteÃnas das vias de catabolismo dos hidrocarbonetos aromÃticos monocÃclios e policÃclicos. Portanto, o estudo apresentou informaÃÃes relevantes sobre o metabolismo de Burkholdeiras como potenciais biodegradadoras de gasolina. / The generic taxon Burkholderia presents a high metabolic diversity that allows these protobacteria live in a wide range of habitats, among these are the soil, water (including sea water), plants, fungi, animals and even humans. A remarkable biotechnological application is the capacity to promote the pollutants biodegradation. Thus, this study aimed the identification of Burkhoderia SMF 090 isolate, as well the evaluation of its potential on the utilization of gasoline as a carbon source and the identification of metabolic pathways possibly involved in the degradation of gasoline on its components through realization of proteomic analysis. The identification of the SMF 090 isolate and the analysis of molecular phylogeny were carried out by 16S rRNA gene sequencing. In addition, the molecular phylogeny was analyzed and phylogenetic trees were reconstructed using other bacteria from the same genus. In order to characterize the growth pattern of SMF 090, bacterial growth curves were assessed using the media TY (a nutritive media), BH (a medium without carbon), BH plus commercial gasoline and BH plus D-glucose. The study of differentially expressed proteins was performed using bidimensional electrophoresis, mass spectrometry and bioinformatics analysis. After the 16S rRNA analysis was suggested that SMF 090 is related to Burkholderia sabiae Br3407 and both descended from a recent common ancestral. The strain grown in mineral media containing gasoline as the unique carbon source. Differentially expressed proteins were observed between the tested groups and these proteins may be associated to the metabolic degradation of hydrocarbons. The analysis of data provided by 2DE electrophoresis and mass spectrometry allowed the identification of various proteins related to the monocyclic and polycyclic aromatic hydrocarbons catabolism pathway. Therefore, this study showed relevant results about the growth of Burkholderia as a potential gasoline biodegradant.

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Oceanografia Física, Química e Geológica, Instituto de Oceanografia, 2005. / Submitted by Cristiane Silva (cristiane_gomides@hotmail.com) on 2013-01-28T15:30:30Z No. of bitstreams: 1 2005_Douglas.pdf: 2254928 bytes, checksum: 23c2a9e24c016cfd24f456418dbc78a8 (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2013-06-13T18:57:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2005_Douglas.pdf: 2254928 bytes, checksum: 23c2a9e24c016cfd24f456418dbc78a8 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-13T18:57:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2005_Douglas.pdf: 2254928 bytes, checksum: 23c2a9e24c016cfd24f456418dbc78a8 (MD5) Previous issue date: 2005 / As técnicas convencionais de limpeza de áreas contaminadas com petróleo e seus derivados podem ser complementadas com a remediação, pelo uso de dispersantes químicos ou de biossurfactantes. A biorremediação minimiza o impacto de substâncias recalcitrantes no ambiente. O dispersante químico pode promover a biodegradação mais rápida do óleo, mas a sua aplicação deve ser sempre avaliada por profissionais especializados em meio ambiente, já que ela pode ser vista como uma introdução deliberada de um contaminante. O presente trabalho avaliou a influência da utilização de um dispersante químico e de um biossurfactante (produzido pelo fungo Aspergillus fumigattus), em derrame controlado de óleo diesel, ocorrido na primavera/2003 na Ilha dos Cavalos localizada no estuário da Lagoa dos Patos. O ambiente foi monitorado durante seis meses, selecionando-se um local com óleo diesel, outro com óleo diesel e dispersante químico e outro com óleo diesel e biossurfactante. Foram analisados os seguintes parâmetros físico-químicos: granulometria, pH, Eh, COT, nitrogênio e fósforo total do sedimento, hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos. O tratamento estatístico consistiu na análise de variância (ANOVA) e no teste de Tukey (p< 0,05), para os nutrientes analisados. Os hidrocarbonetos aromáticos e alifáticos provenientes da degradação do óleo diesel foram determinados por CG-MS. Os resultados mostraram que o uso de técnicas alternativas, principalmente com a introdução de espécies não nativas, deve ser bem estudado antes de ser aplicado, pois na caixa onde houve adição do fungo Aspergillus fumigattus a biota microbiana demorou a se recuperar, e a taxa final de degradação nas três caixas foram muito parecidas. / The conventional cleaning techniques of infected areas with petroleum and its derived products can be complemented by remediation, with the use chemical surfactants or biosurfactants. Bioremediation minimizes the impact of recalcitrant substances in the environment. The chemical surfactant can promote fast oil biodegradation, however, its application should always be evaluated by specialized professionals in environment, in order do avoid the understanding it is a deliberated introduction of a pollutant. In such case, this work evaluated the influence of using a chemical surfactant and a biosurfactant (produced by the fungus Aspergillus fumigattus) in a controlled spill caused by oil diesel, that happened during the springtime of the year 2003, in the Horses Island, located in the estuary of the Patos Lagoon. The environment was monitored for six months, and there were areas with only oil diesel, only oil diesel and chemical surfactant and, finally, areas with oil diesel and biosurfactant. The following physical-chemical parameters were analyzed: granulometry, pH, Eh, COT, nitrogen and aliphatic and aromatic hydrocarbons. The statistics consisted of variance analysis (ANOVA) and Tukey test (p <0,05), related to the analyzed nutrients. The aliphatic and aromatic hydrocarbons derived from oil diesel were determined by GC-MS. The results showed that the use of alternative techniques, mainly with the introduction of non native species, should be meticulous studied before the application, because in the box where the fungus Aspergillus fumigattus was added there was an important delay in the recovering of microbial biota, although the degradation final rate was very similar in the three boxes.