Orientadora: Lara Durães Sette / Banca: Derlene Attili de Angelis / Banca: Maria Aparecida Marin Morales / Resumo: A alta atividade industrial e a utilização do petróleo como principal recurso energético atual são alguns dos fatores que colaboram com a frequente liberação dos produtos petroquímicos no ambiente. Ambientes marinhos são suscetíveis à contaminação por petróleo devido à sua estreita relação com as indústrias petrolíferas e micro-organismos derivados desses ambientes possuem potencial para atuar na biorremediação sob estas condições. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi analisar a detoxificação e degradação de amostras de petróleo bruto e óleo diesel, a partir da estruturação de dez consórcios microbianos compostos pelos seguintes micro-organismos em combinações variadas: quatro fungos ligninolíticos (basidiomicetos e não basidiomicetos) isolados de invertebrados marinhos, duas bactérias isoladas de reservatório de petróleo (off-shore), duas leveduras lipolíticas marinhas da Antártica e um fungo marinho lipolítico da costa brasileira. A avaliação da detoxificação dos compostos estudados foi realizada por meio da análise de toxicidade aguda em Microtox (Vibrio fischeri) e com o microcrustáceo Artemia sp. O consórcio constituído pelos micro-organismos Aspergillus sclerotiorum CBMAI 849, Cladosporium cladosporioides CBMAI 857, Bacillus sp. CBMAI 707 e Cryptococcus laurentii CRM 707, se destacou com 46% e 60% de sobreviventes de Artemia sp. quando incubado por 21 dias com óleo diesel e petróleo, respectivamente. Estes resultados corroboraram com os dados do microtox, que mostrou uma diminuição da toxicidade quando incubado com diesel, justificando a seleção deste consórcio para prosseguir nas etapas posteriores do trabalho. O planejamento experimental permitiu determinar condições ótimas de temperatura e agitação para o consórcio selecionado, o qual foi posteriormente submetido ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The high industrial activity and the use of petroleum as the current primary energy resource are some of the factors that contribute to the release of petrochemical products in the environment. Marine environments are susceptible to contamination by petroleum due to its close relationship with the oil industry. Micro-organisms derived from these environments have the potential to act in bioremediation under these conditions. Thus, the aim of this study was to analyze the detoxification and degradation of crude oil and diesel samples by ten microbial consortia composed with the following microorganisms in combinations: four ligninolytic fungi (basidiomycetes and not basidiomycetes) isolated from marine invertebrates, two isolated from oil reservoir (off-shore), two marine lipolytic yeast from Antarctic and a marine lypolitic fungus from the Brazilian coast. The evaluation of detoxification was performed by acute toxicity analysis with Microtox (Vibrio fisheri) and the microcrustacean Artemia sp. The consortium composed by Aspergillus sclerotiorum CBMAI 849, Cladosporium cladosporioides CBMAI 857, Bacillus sp. CBMAI 707 e Cryptococcus laurentii CRM 707, showed 46% and 60% of Artemia sp. survivors after incubation for 21 days with diesel oil and petroleum, respectively. These results corroborate the microtox data, which showed a decrease in toxicity when incubated with diesel, justifying the selection of this consortium to the next steps of the study. The experimental design allowed us to determine optimal conditions of temperature and agitation to the selected consortium. Two Plackett-Burman experiments were carried out and the best assays were validated experimentally. Validation tests confirmed the potential of the consortium to detoxifify the pollutants. The experimental design enabled the increasing in diesel concentration and the use of only ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

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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.

Sedimento do reservatório hipereutrófico de Salto Grande, localizado na cidade de Americana, São Paulo, foi cultivado em condições anaeróbias em meio mineral adicionado de compostos orgânicos (ácidos voláteis e álcoois) com a finalidade de favorecer a metanogênese do sistema. Com a produção de 70% de metano o sedimento foi utilizado para o teste de degradação anaeróbica do TCE. Os testes foram realizados sob atmosfera de N2/CO2 (70:30%) em frascos reatores a 25ºC e agitação constante de 150 rpm. Os frascos reatores foram preparados com meio mineral, acrescido de fontes orgânicas (5 mM de ácidos acético, fórmico e butírico, mas 2,5 mM de ácido lático e 5 mM de etanol e metanol) e inoculado com 5 g de sólidos totais voláteis por litro. Foram preparados frascos com 12 e 6 mg de tricloroetileno por litro. Dois tipos de controles foram preparados, um sem tricoroetileno e outro sem inóculo. Análise da diversidade microbiana utilizando a metodologia do DGGE - Eletroforese em Gel com Gradiente Desnaturante - foram feitas com amostras dos frascos reatores no final do experimento. O DNA da comunidade foi extraído de acordo com o protocolo descrito por TSAI & OLSON (1991) e fragmentos do DNAr 16S foram amplificados com \"primers\" do Domínio Archaea e Bacteria. Os resultados dos testes de degradação do TCE demonstraram a remoção biótica de 68% e 66% nos reatores contendo 6 e 12 mg TCE/L, respectivamente, depois de 56 dias de incubação. No final do experimento morfologias similares aos gêneros Methanosarcina e Methanosaeta estavam presentes. A análise da diversidade microbiana não revelou uma significativa na comunidade após a adição do TCE, demonstrando que a microbiota enriquecida proveniente do reservatório de Salto Grande foi resistente à concentração do TCE estudada podendo ser responsável pelo processo de degradação sob metanogênese. / Sediments from the supereutrophic reservoir of Salto Grande, City of Americana, São Paulo State, Brazil, were cultivated under anaerobic conditions in a mineral medium added of organic compounds (volatile fatty acids and alcohols) in order to produce methane. Under 70% of methane production, sediment samples were used for tests of TCE anaerobic degradation. The tests were carried out under N2/CO2 (70:30%) atmosphere in reactor flasks, at 25°C, and constant shaking at 150 rpm. The reactor flasks were prepared with mineral medium, added with organic sources [5 mM of acetic, formic and butyric acids, plus 2.5 mM of lactic acid and 5 mM of ethanol and methanol each], and inoculated with 5 g of STV/L of the sediments. Amounts of 6 and 12 mg/L of TCE concentrations were evaluated. Two types of control reactors were prepared, without TCE and without sediments. Diversity analyses using the DGGE - Denaturing Gradient Gel Eletrophoresis - technique were done with samples from the reactor flasks at the end of the experiment. The community DNA was extracted as described by TSAl & OLSON (1991) and fragments of the 16SDNAr were magnified using the PCR methodology, with Bacteria and Archaea domain primers. The results showed degradation of 40% of TCE at concentrations of 6 mg/L and 12 mg/L after 13 days of incubation time, and complete organic acids removal with 40% of methane in the atmosphere. A second addition of 9 mM of the former organic acids indicated and 4.5 mM of lactic acid resulted in 90% of TCE removal, with 50% of methane, after 56 days of incubation time. Morphologies similar to the genera Methanosarcina, Methanosaeta and Methanospirillum were verified. The microbial diversity analysis did not reveal significant differences among Bacteria and Archaea domains under TCE additions. It was possible to assume that the enriched microbiota from the Salto Grande reservoir was resistant to the concentrations of TCE studied and can be responsible for the degradation processes under methanogenesis.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Morgana Suszek Goncalves.pdf: 230835 bytes, checksum: adac97385bc0685c1b0e9b7302c3e962 (MD5) Previous issue date: 2010-03-11 / Atrazine is a triazine herbicide, widely used in agriculture to control weeds in corn and cane sugar farming. However, atrazine is considered a pesticide moderately persistent in the environment and the application of wastewater to the soil can affect its environmental performance. In this study, the effects of wastewater from swine (ARS) in leaching, dissipation, and bound residue formation of atrazine in a subtropical clay soil were evaluated. Also, this work was carried out to isolate and identify micro-organisms present in the ARS, resistant to atrazine and possible use in bioremediation of contaminated soils. For the leaching test soil columns filled with samples of a distroferric Red Latossol were used, which received the application of atrazine at a dose of 5 L ha-1, and were incubated for 7 days according to the following treatments: T1 (Sterile soil + ARS), T2 (Sterile soil + distilled water), T3 (Non sterile soil + ARS) and T4 (Non sterile soil + distilled water). In T1 and T3 the amount of ARS was applied corresponding to five times the recommended dose of nitrogen for the corn crop. To study the formation and dissipation of atrazine bound residues, we conducted experiments in the laboratory under controlled conditions, where samples of the same Latossol received the application of 168.61 mg kg-1 of atrazine and incubated for 60 days according with the same treatments considered in the leaching tests. The extractable residues of atrazine and bound residues were extracted and analyzed by high performance liquid chromatography. The isolation and identification of micro-organisms, they were cultivated under controlled conditions in liquid medium containing 0.01 and 0.1 g L-1 atrazine and peaked on solid medium containing 10 mg L-1 for atrazine, for observation of growth. The results showed that the application of ARS to the ground, above the agronomically recommended dosage, the higher the leaching of atrazine in the soil profile, and consequently the risk of contamination of groundwater. There was no effect of wastewater from swine in the dissipation of atrazine. However, the addition of ARS the soil favored the increased formation of bound residues, which can increase the persistence of atrazine in the environment and reduce its bioavailability. We isolated three bacteria of the genus Corynebacterium spp and three fungi of the species Cladosporium cladosporioide, Rhizopus stolonifer and Penicillium purpurogenum present in the ARS and herbicide resistance. The growth of bacteria and fungi in medium supplemented with atrazine indicated the possibility of using these micro-organisms in the bioremediation of soils contaminated with atrazine. / A atrazina é um herbicida triazínico, empregado largamente na agricultura para o controle de plantas daninhas nas culturas de milho e cana-de-açúcar. Entretanto, a atrazina é considerada um pesticida moderadamente persistente no ambiente e a aplicação de águas residuárias ao solo pode afetar seu comportamento ambiental. Neste estudo, os efeitos da aplicação de água residuária da suinocultura (ARS) na lixiviação, dissipação e formação de resíduos ligados de atrazina em solo subtropical argiloso foram avaliados. Também, neste trabalho, realizou-se o isolamento e identificação de micro-organismos presentes na ARS, resistentes a atrazina e com possibilidade de utilização em biorremediação de solos contaminados. Para os testes de lixiviação utilizou-se colunas de solo preenchidas com amostras de um Latossolo Vermelho Distroférrico, que receberam a aplicação de atrazina na dose de 5 L ha-1, e foram incubadas durante 7 dias de acordo com os seguintes tratamentos: T1 (Solo estéril + ARS); T2 (Solo estéril + água destilada); T3 (Solo não estéril + ARS) e T4 (Solo não estéril + água destilada). Nos tratamentos T1 e T3 a quantidade de ARS aplicada foi correspondente a cinco vezes a dose de nitrogênio recomendada para a cultura do milho. Para o estudo da dissipação e formação de resíduos ligados de atrazina, conduziu-se experimento em laboratório, sob condições controladas, onde amostras do mesmo Latossolo receberam a aplicação de 168,61 mg kg-1 de atrazina e foram incubadas durante 60 dias de acordo com os mesmos tratamentos considerados nos ensaios de lixiviação. Os resíduos extraíveis de atrazina e resíduos ligados foram extraídos e analisados por cromatografía líquida de alta eficiência. No isolamento e identificação dos micro-organismos, cultivou-se os mesmos, em condições controladas, em meio líquido contendo 0,01 e 0,1 g L- 1 de atrazina e repicados em meio sólido contendo 10 mg L-1 de atrazina, para observação do crescimento. Os resultados demonstraram que a aplicação de ARS ao solo, acima da dosagem recomendada agronomicamente, proporcionou o aumento da lixiviação de atrazina no perfil do solo e, consequentemente, o risco de contaminação de águas subterrâneas. Não houve efeito da aplicação de água residuária da suinocultura na dissipação de atrazina. Entretanto, a adição de ARS ao solo favoreceu o aumentou da formação de resíduos ligados, o que pode aumentar a persistência da atrazina no ambiente e diminuir sua biodisponibilidade. Foram isoladas três bactérias do gênero Corynebacterium spp e três fungos das espécies Cladosporium cladosporioide, Rhizopus stolonifer e Penicillium purpurogenum, presentes na ARS e com resistência ao herbicida. O crescimento das bactérias e fungos em meio enriquecido com atrazina, indicou a possibilidade de utilização desses micro-organismos na biorremediação de solos contaminados com atrazina.

Devido à praticidade do uso de enzimas na transformação de produtos, o desenvolvimento de tecnologias dos processos enzimáticos e sua utilização vêm crescendo na indústria devido às inúmeras aplicações em vários setores de importância econômica e saúde. Os fungos do gênero Pleurotus, conhecidos por fungos da podridão branca, sintetizam uma variedade de enzimas lignocelulolíticas que tem potencial para degradar/transformar diversos compostos poliméricos, entre eles a vinhaça oriunda da indústria sucroalcooleira. A proposta deste trabalho foi a de avaliar as enzimas lignocelulolíticas como lacase, peroxidase e manganês peroxidase, sintetizadas pelos fungos P. sajor-caju CCB 020, P. ostreatus e P. albidus CCB 068, cultivados em vinhaça e/ou bagaço de cana-de-açúcar umedecidos com vinhaça. A atividade dessas enzimas extracelulares foram avaliadas, a cada três dias, durante 30 dias, quanto a estabilidade com relação ao tempo, e relacionadas a capacidade de degradação do corante índigo. O cultivo dos fungos foi realizado a 28°C em incubadoras, com agitação para vinhaça in natura, e estacionária para o meio sólido. Após o cultivo, o sobrenadante ou a solução enzimática extraída, do meio sólido, com tampão citrato, foram utilizados. A descoloração do corante índigo foi testada em solução à 0,02%, a pH 4,5 e temperatura 35°C. As atividades variaram com o meio de cultivo e com as linhagens. A lacase teve picos de atividades entre 12º e 15º dias com valores variando de 384 a 1.463 UI L-1, no meio líquido e no meio sólido, picos ao 6° dia de cultivo, com valores de 4 a 40 UI L-1. A atividade da peroxidase teve pico aos, 12°, 15° e 21° dia de cultivo, conforme a linhagem do fungo e atividades entre 356 a 975 UI L-1. A atividade de MnP teve pico aos 12° e 18° dia e atividades de pico entre 2,24 a 174 UI L-1. Quanto a atividade específica P. sajor-caju produziu lacase e MnP com maior eficiência comparado com as outras linhagens, enquanto que P. albidus CCB 068, produziu peroxidases com maior eficiência. O cultivo em vinhaça in natura foi mais eficiente que em meio sólido com bagaço. As estabilidades das atividades enzimáticas variaram conforme a linhagem do fungo, tempo de cultivo e com o tempo de estocagem, de 1, 2 e 24 h na temperatura ambiente. A descoloração do índigo foi relacionada com a atividade enzimática de lacase e MnP para a linhagem do fungo P. sajor-caju CCB 020. Entretanto, como foi mostrado no estudo, os basidiomicetos P. sajor-caju CCB 020, P. ostreatus, P. albidus CCB 068 apresentaram uma descoloração da vinhaça foi possível observar que o fungo P. sajor-caju CCB 020 apresentou maior potencial de descoloração da vinhaça de aproximadamente 70%, em relação ao P. ostreatus e P. albidus CCB 068 tiveram resultado inferior. A descoloração da vinhaça com relação à absorbância é lida a 680 nm. Ambos fungos inoculados em meio contendo vinhaça + bagaço teve melhor resultado nos 3º, 6º, 9º, 12º, 21º e 30º dias, exceto aos 15º e 18º dias, onde o meio só com vinhaça teve melhor resultado, em ambos os comprimentos de onda (\'lâmbda\'). O P. sajor-caju CCB 020 inoculado em meio de vinhaça + bagaço foi melhor aos 9º e 12º dias, na eficiência da descoloração do corante com 83,56% a 77,56% dos resultados, para P. ostreatus foi melhor aos 6º e 12º dias, na descoloração do corante com 46,09% a 46,18% respectivamente, já para P. albidus CCB 068 resultado foi nos dias 6º e 9º dias (56,23% e 57,42%) / Due to the convenience of using enzymes in the processing of products, technology development of enzymatic processes and its use are growing in the industry because of numerous applications in various sectors of economic and health importance. The fungi of the genus Pleurotus synthesize a variety of lignocellulolytic enzymes that has the potential to degrade / transform various polymeric compounds, including vinasse originating from the sugar industry. The proposal is to evaluate lignocellulolytic enzymes such as laccase, peroxidase and MnP, synthesized by the fungi P. sajor-caju CCB 020, P. ostreatus and P.albidus CCB 068 cultivated in vinasse and /or sugarcane bagasse moistened with vinasse. The activity of these extracellular enzymes was evaluated every three days for 30 days with regard to stability in relation to time and related to the degradation ability of the indigo dye. The cultivation of the fungi was performed at 28°C in incubators, with stirring of vinasse in nature, and the solid medium was stationary. After culturing, the supernatant or the enzyme solution extracted from the solid medium with citrate buffer was used. Decolorization of the indigo dye was tested in solution at 0.02% at pH 4.5 and 35 °C temperature. The activities varied according to the culture medium and the strains. Laccase had peaks of activity between the 12th and 15th days with values ranging from 384 to 1463 UI L-1, in the liquid and solid medium with peaks at the 6th day of culture, with values ranging from 4 a 40 UI L-1. Peroxidase activity peaked at the 12th, 15th and 21st days of cultivation, according to the strain of the fungus and activities from 356 to 975 UI L-1. The MnP activity peaked at the 12th and 18th days and had peak activities from 2.24 to 174 IU L-1. The specific activity P. sajor-caju CCB 020 produced laccase and MnPmore efficiently when compared with the other strains, whereas P. albidus, produced peroxidases more efficiently. Cultivation in vinasse in nature was more efficient than cultivation in solid medium with sugar cane bagasse. The stabilities of the enzymaticactivities varied with the strain of the fungus, cultivation time and the storage time of 1, 2 and 24 h at room temperature. The indigo decolorization was related to the enzymatic activity of laccase and MnP for the strain of the fungus P. sajor-caju CCB 020. However, Pleurotus showed decolorization of vinasse, and it was noticed that P. sajor-caju CCB 020 showed greater potential for vinasse decolorization, about 70%, compared to the others that had lower results. The vinasse decolorization with respect to the absorbance is read at 680 nm. Both fungi inoculated in medium containing vinasse + bagasse had better results on the 3rd ,6th, 9th, 12th, 21st and 30th days, except on the 15th and 18th days when the medium with vinasse alone had better results in both wavelengths (\'lâmbda\'). The P. sajorcaju CCB 020 inoculated in the vinasse + bagasse medium was better on the 9thand 12th days, in the efficiency of decolorization of the dye with 83.56% to 77.56% of the results, for P. ostreatus it was better on the 6th and 12th days in decolorization of the dye with 46.09% and 46.18% respectively, while for P. albidus CCB 068 the result was on the 6th and 9th days (56.23% and 57.42%)

Microbial biodegradation is the primary mechanism by which petrogenic hydrocarbons (PHCs) are removed from the environment. Though hydrocarbon biodegradation is widely studied in marine systems, knowledge of how it occurs in freshwater systems is still lacking. The Peace-Athabasca Delta (PAD), located in northeastern Alberta, is an ideal location to study microbial hydrocarbon degradation since it has a long history of exposure to PHCs. What’s more, these PHCs are predominately sourced from bituminous deposits and are therefore relevant to the Canadian Oil Sands Industry. This thesis investigated the genetic potential for hydrocarbon degradation of PHCs via metagenomic reconstruction of microbial communities in lakes of the Peace and Athabasca Deltas, as well as reference lakes in the nearby boreal uplands. In order to properly evaluate the microbial community and its potential for hydrocarbon degradation, a comprehensive analysis of PHCs (including n-alkanes, polycyclic aromatic compounds (PACs), and petroleum biomarkers of terpanes, hopanes, and steranes) was performed. PHC analysis showed that n-alkanes in lake sediments from all three regions were highly similar and predominately biogenic, while PAC composition was significantly different in each region. Restricted-drainage lakes of the Athabasca Delta had the highest concentrations of PACs from petrogenic sources. Closed-drainage lakes in the Peace Delta had lower concentrations of PACs that likely originated from a mixture of pyrogenic and petrogenic sources. Closed-drainage lakes in the boreal upland region had the lowest concentrations of PACs likely sourced from pyrogenic wood combustion with traces of petrogenic PACs, possibly from atmospheric deposition of dust. Petroleum biomarkers of terpanes, hopanes, and steranes were successfully used to identify the long-range fluvial, and possibly atmospheric, transport of bituminous compounds more than one hundred kilometers from their potential source. This validates the future use of these biomarkers in environmental forensics. Microbial communities in all three regions under study were highly diverse, and their composition was significantly different in both sediment and water. Targeted gene analysis identified a total of 3885 genes involved in the degradation of n-alkanes and PACs in sediment and water. The results show that organic carbon, nitrogen, and sulfur content, as well as PAC and short-chain alkane concentrations were important chemical predictors of change in degradation gene composition. Furthermore, genes for anaerobic degradation of PHCs were identified in syntrophic bacteria, methanogens, nitrate and sulfate reducers, demonstrating the potential for syntrophic hydrocarbon degradation in PAD lakes. Though this thesis confirms the genetic potential for hydrocarbon degradation in PAD and boreal upland lakes, further research is necessary to determine whether these microbial communities can actively degrade the PHCs present in these lakes.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:46:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jorge Luiz Dutra Ghem.pdf: 3823037 bytes, checksum: 69f9a016496a7365593dc414a668a187 (MD5) Previous issue date: 2006-07-07 / The products biodegradability produced to leave derived from cassava and ricinus are biodegradability for the constitution of the polimerics chains. They constitute a viable alternative in substitution, instead polymers biodegradability of food packings, for the reduction of the great amount of generated solid residues. It is important to emphasize the necessity of accomplishment tests, in order to know better the mechanisms of the products biodegradability. The tests in half inert solid of vermiculita simulate the ambient conditions next to the reality, in relation to the other ways. This experiment development focus to establish an evaluation of the materials biodegradability from cassava starch and ricinus in order to get information that may contribute in perfectioning and election for biopolimers use. The evaluated materials in half solid of vermiculita with aeration system 45ºC, with 45 mL of inoculo extracted from composting residue material from pruning trees. The carbonic gas unfastened in the degradation, determined the CO2 absorbed mass in solution of barium hidroxid 0,0125 moL/L and titleholder with solution standard of cloridric acid 0,05 mol/L, using phenolftalein indicating in order to determine the changing point. The degradation taxes, according to ASTM norms and ISO, 60% of the polymer Carbon must be mineralized in CO2, the biodegradability standards are satisfactory. The trays with cassava starch, 66,44% and starch with film, 62,36%. The ricinus trays, 13,82%, even though the biodegradability, did not reach a biodegradability index, chemical and physical composition was attributed to a ricinus polymer when degradated, did not suffer intrinsic influence from bacterial activity. / Os produtos biodegradáveis produzidos a partir derivados de mandioca e mamona, são biodegradáveis pela constituição das cadeias poliméricas. Constituem uma alternativa em substituição aos polímeros não biodegradáveis de embalagens de alimentos, para a redução da grande quantidade de resíduos sólidos gerados. É importante destacar a necessidade de realização de testes, a fim de se conhecer melhor os mecanismos da biodegradabilidade dos produtos. Os testes de compostagem em meio sólido inerte de vermiculita simulam as condições ambientais mais próximas da realidade, em relação aos outros meios. O desenvolvimento deste experimento busca estabelecer uma avaliação da biodegradabilidade de materiais à base de fécula de mandioca e de mamona como forma de obter informações que venham contribuir no aperfeiçoamento e seleção para utilização de biopolímeros. Os materiais foram avaliados em meio sólido de vermiculita com sistema de aeração a 45ºC, com 45 mL de inóculo extraído de resíduo de material de compostagem de resíduos de poda de árvores. O gás carbônico desprendido na degradação, determinado como massa de CO2 absorvida, em solução de hidróxido de bário 0,0125 moL/L e titulada com solução padrão de ácido clorídrico 0,05 mol/L, usando-se fenolftaleína como indicador para determinar o ponto de viragem. As taxas de degradação, segundo as normas ASTM e ISO, 60 % do Carbono do polímero deve ser mineralizada para CO2, foram satisfatórias para os padrões de biodegradabilidade. Para bandejas com fécula de mandioca, 66,44% e fécula com filme de mamona, 62,36%. As bandejas de mamona, 13,82%, embora sendo biodegradáveis, não atingiram índice de biodegradabilidade, atribui-se à composição química e física do polímero de mamona que ao ser degrada, não sofreu influência intrínseca da atividade bacteriana.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Morgana Suszek Goncalves.pdf: 230835 bytes, checksum: adac97385bc0685c1b0e9b7302c3e962 (MD5) Previous issue date: 2010-03-11 / Atrazine is a triazine herbicide, widely used in agriculture to control weeds in corn and cane sugar farming. However, atrazine is considered a pesticide moderately persistent in the environment and the application of wastewater to the soil can affect its environmental performance. In this study, the effects of wastewater from swine (ARS) in leaching, dissipation, and bound residue formation of atrazine in a subtropical clay soil were evaluated. Also, this work was carried out to isolate and identify micro-organisms present in the ARS, resistant to atrazine and possible use in bioremediation of contaminated soils. For the leaching test soil columns filled with samples of a distroferric Red Latossol were used, which received the application of atrazine at a dose of 5 L ha-1, and were incubated for 7 days according to the following treatments: T1 (Sterile soil + ARS), T2 (Sterile soil + distilled water), T3 (Non sterile soil + ARS) and T4 (Non sterile soil + distilled water). In T1 and T3 the amount of ARS was applied corresponding to five times the recommended dose of nitrogen for the corn crop. To study the formation and dissipation of atrazine bound residues, we conducted experiments in the laboratory under controlled conditions, where samples of the same Latossol received the application of 168.61 mg kg-1 of atrazine and incubated for 60 days according with the same treatments considered in the leaching tests. The extractable residues of atrazine and bound residues were extracted and analyzed by high performance liquid chromatography. The isolation and identification of micro-organisms, they were cultivated under controlled conditions in liquid medium containing 0.01 and 0.1 g L-1 atrazine and peaked on solid medium containing 10 mg L-1 for atrazine, for observation of growth. The results showed that the application of ARS to the ground, above the agronomically recommended dosage, the higher the leaching of atrazine in the soil profile, and consequently the risk of contamination of groundwater. There was no effect of wastewater from swine in the dissipation of atrazine. However, the addition of ARS the soil favored the increased formation of bound residues, which can increase the persistence of atrazine in the environment and reduce its bioavailability. We isolated three bacteria of the genus Corynebacterium spp and three fungi of the species Cladosporium cladosporioide, Rhizopus stolonifer and Penicillium purpurogenum present in the ARS and herbicide resistance. The growth of bacteria and fungi in medium supplemented with atrazine indicated the possibility of using these micro-organisms in the bioremediation of soils contaminated with atrazine. / A atrazina é um herbicida triazínico, empregado largamente na agricultura para o controle de plantas daninhas nas culturas de milho e cana-de-açúcar. Entretanto, a atrazina é considerada um pesticida moderadamente persistente no ambiente e a aplicação de águas residuárias ao solo pode afetar seu comportamento ambiental. Neste estudo, os efeitos da aplicação de água residuária da suinocultura (ARS) na lixiviação, dissipação e formação de resíduos ligados de atrazina em solo subtropical argiloso foram avaliados. Também, neste trabalho, realizou-se o isolamento e identificação de micro-organismos presentes na ARS, resistentes a atrazina e com possibilidade de utilização em biorremediação de solos contaminados. Para os testes de lixiviação utilizou-se colunas de solo preenchidas com amostras de um Latossolo Vermelho Distroférrico, que receberam a aplicação de atrazina na dose de 5 L ha-1, e foram incubadas durante 7 dias de acordo com os seguintes tratamentos: T1 (Solo estéril + ARS); T2 (Solo estéril + água destilada); T3 (Solo não estéril + ARS) e T4 (Solo não estéril + água destilada). Nos tratamentos T1 e T3 a quantidade de ARS aplicada foi correspondente a cinco vezes a dose de nitrogênio recomendada para a cultura do milho. Para o estudo da dissipação e formação de resíduos ligados de atrazina, conduziu-se experimento em laboratório, sob condições controladas, onde amostras do mesmo Latossolo receberam a aplicação de 168,61 mg kg-1 de atrazina e foram incubadas durante 60 dias de acordo com os mesmos tratamentos considerados nos ensaios de lixiviação. Os resíduos extraíveis de atrazina e resíduos ligados foram extraídos e analisados por cromatografía líquida de alta eficiência. No isolamento e identificação dos micro-organismos, cultivou-se os mesmos, em condições controladas, em meio líquido contendo 0,01 e 0,1 g L- 1 de atrazina e repicados em meio sólido contendo 10 mg L-1 de atrazina, para observação do crescimento. Os resultados demonstraram que a aplicação de ARS ao solo, acima da dosagem recomendada agronomicamente, proporcionou o aumento da lixiviação de atrazina no perfil do solo e, consequentemente, o risco de contaminação de águas subterrâneas. Não houve efeito da aplicação de água residuária da suinocultura na dissipação de atrazina. Entretanto, a adição de ARS ao solo favoreceu o aumentou da formação de resíduos ligados, o que pode aumentar a persistência da atrazina no ambiente e diminuir sua biodisponibilidade. Foram isoladas três bactérias do gênero Corynebacterium spp e três fungos das espécies Cladosporium cladosporioide, Rhizopus stolonifer e Penicillium purpurogenum, presentes na ARS e com resistência ao herbicida. O crescimento das bactérias e fungos em meio enriquecido com atrazina, indicou a possibilidade de utilização desses micro-organismos na biorremediação de solos contaminados com atrazina.