A poluição ambiental causada por resíduos de metais tóxicos é muito relevante pelo seu amplo uso em processos industriais e agrícolas, sendo que muitos efluentes chegam ao ambiente aquático sem qualquer tratamento. A contaminação da água com estes poluentes tornaram-se iminentes e, consequentemente efeitos adversos são inevitáveis em humanos, plantas e animais, onde um dos táxons mais atingidos são os peixes. O peixe zebra (Danio rerio) é uma espécie muito utilizada como modelo experimental em diversas áreas, como neurociências e toxicologia. Evidências demonstram que nucleotídeos e nucleosídeos da adenina exercem efeitos sinalizadores no espaço extracelular por meio da ativação de receptores específicos. A inativação do sinal mediado pelo ATP extracelular é realizada por uma família de enzimas denominadas ectonucleotidases, na qual se destacam as NTPDases (nucleosídeo trifosfato difosfoidrolases) e a ecto-5'-nucleotidase. Após hidrólise pelas ectonucleotidases, o ATP produz o nucleosídeo adenosina. A adenosina pode ser desaminada pela enzima adenosina desaminase (ADA), gerando inosina. Evidências demonstram que o ATP é coliberado com a acetilcolina em terminais colinérgicos. A acetilcolina é uma molécula transmissora que age nos receptores muscarínicos e nicotínicos e seu catabolismo é promovido pela enzima acetilcolinesterase (AChE). Nosso laboratório já demonstrou a presença de diferentes membros da família das NTPDases e da família da ADA, além de uma ecto-5'-nucleotidase em cérebro de peixe zebra. A presença da enzima AChE também já foi descrita nesta espécie. No capítulo I foi testado o efeito in vitro do zinco e cádmio na atividade da AChE e das ectonucleotidases em cérebro de peixe zebra. Ambos os metais não alteraram a atividade da AChE. A hidrólise de ATP teve um aumento na presença de 1 µM de zinco (17 %) e a hidrólise de AMP teve um aumento dose dependente nas concentrações 0,5 e 1 µM de zinco (188 % e 199 %). Após a exposição a 0,5 e 1 µM de cádmio, a atividade ATPásica foi aumentada significativamente (53 % e 48 %). O cádmio na faixa de 0,25 a 1 µM inibiu a hidrólise de ADP de forma dose-dependente (13,4 - 69 %). A atividade da ecto-5'-nucleotidase foi inibida (38 %) apenas na presença de 1 µM de cádmio. No capítulo II foi investigado o efeito da exposição ao alumínio na atividade da AChE cerebral e em parâmetros comportamentais em peixe zebra. A exposição in vivo a 50 µg/L de AlCl3 durante 96 h a pH 5,8 aumentou significativamente (36 %) a hidrólise de acetiltiocolina em cérebro de peixe zebra. Não foram observadas mudanças na atividade da AChE quando os peixes foram expostos a mesma concentração de AlCl3 em pH 6,8. RT-PCR semi-quantitativo não demonstrou alterações significativas nos níveis de expressão do RNAm do gene da ache em cérebro de peixe zebra. Concentrações in vitro de AlCl3 variando de 50 a 250 µM aumentaram a atividade da AChE (28 a 33 %). Além disso, animais expostos ao AlCl3 em pH 5,8 apresentaram uma diminuição na atividade locomotora, avaliada pelo número de cruzamentos (25 %), distância viajada (14,1 %) e velocidade máxima (24 %). No capítulo III, foi verificado o efeito de metais tóxicos na atividade e expressão da ADA em frações solúveis e de membrana em cérebro de peixe zebra. Dos metais testados, apenas o mercúrio foi capaz de inibir a desaminação da adenosina em ambas as frações in vitro. A inibição foi observada de 5 a 250 µM de HgCl2 (84,6 - 92,6 %) na fração solúvel enquanto nas frações de membrana a inibição variou de 50 a 250 µM (20,9 - 26 %). A exposição in vivo do peixe zebra a 20 µg/L de HgCl2 foi avaliada após exposição aguda (24 h) e subcrônica (96 h). A atividade da ADA na fração solúvel foi inibida após a exposição aguda (24,5%) e subcrônica (40,8%) enquanto que a atividade da ADA na fração de membrana foi inibida somente após a exposição subcrônica (21,9 %). Em contraste, não foram observadas mudanças na expressão dos genes da ADA após os tratamentos. Nossos resultados apresentados demonstraram que as enzimas envolvidas na degradação de nucleotídeos e nucleosídeos (NTPDase, 5'-nucleotidase e ADA) e a acetilcolinesterase são afetadas por metais tóxicos em cérebro de peixe zebra. Além de serem possíveis alvos da neurotoxicidade dos metais, a alteração destas atividades enzimáticas pode ser utilizada como bioindicador da presença ambiental destes poluentes. / The environmental pollution caused by toxic metals is relevant due to its widespread use in industrial and agricultural process, and many effluents enter in the aquatic environment without treatment. The contamination of water by toxic metals has become imminent and, consequently, adverse effects are inevitable in humans, plants, and animals, which fish are one of the most affected taxons. Zebrafish (Danio rerio) is a specie consolidated as a model system in many research areas, including neuroscience and toxicology. Evidence has show that nucleotides and nucleosides exert signaling effects at the extracellular space by the activation of specific receptors. The inactivation of extracellular ATP signaling is promoted by a family of enzymes named ectonucleotidases, whivh inlude NTPDases (nucleoside triphosphate diphosphohydrolases) and ecto-5'-nucleotidase. After hydrolysis promoted by ectonucleotidases, ATP forms the nucleoside adenosine. The adenosine could be deaminated by the enzyme adenosine deaminase (ADA). Evidence demonstrates that ATP is coreleased with acetylcholine in cholinergic terminals. Acetylcholine is a transmitter molecule that acts on muscarinic and nicotinic receptors and its catabolism is promoted by acetylcholinesterase (AChE) activity. Our laboratory has already characterized NTPDases, ecto-5'-nucleotidase and ADA activity in zebrafish brain. The AChE activity has been reported in this specie. In chapter I we tested the in vitro effect of zinc and cadmium on AChE and ectonucleotidase (NTPDase and ecto-5-nucleotidase) activities in zebrafish brain. Both zinc and cadmium treatments did not alter significantly the zebrafish brain AChE activity. ATP hydrolysis presented a significant increase at 1 mM zinc (17 %) and the AMPase activity had a dose-dependent increase at 0.5 and 1µM zinc exposure (188 % and 199 %). After cadmium treatment, ATPase activity was significantly increased (53 % and 48 %) at 0.5 and 1 µM, respectively. Cadmium, in the range 0.25-1 µM, inhibited ADP hydrolysis in a dose-dependent manner (13.4-69 %). Ecto-5-nucleotidase activity was only inhibited (38 %) in the presence of 1 µM cadmium. In chapter II we have investigated the effect of aluminum exposure on brain AChE activity and behavior parameters in zebrafish. In vivo exposure of zebrafish to 50 µg/L AlCl3 during 96 h at pH 5.8 significantly increased (36 %) acetylthiocholine hydrolysis in zebrafish brain. There were no changes on AChE activity when fish were exposed to the same concentration of AlCl3 at pH 6.8. Semi-quantitative RT-PCR has not shown significant alterations on the expression levels of ache mRNA gene in zebrafish brain. In vitro concentrations of AlCl3 varying from 50 to 250 µM have increased AChE activity (28 to 33 %, respectively) Moreover, we observed that animals exposed to AlCl3 at pH 5.8 presented a significant decrease in locomotor activity, as evaluated by the number of line crossings (25 %), distance traveled (14.1 %) and maximum speed (24 %). In chapter III we have investigated the effects of toxic metals on soluble and membrane ADA activity and gene expression in zebrafish brain. Regarding the metals tested, only HgCl2 was able to inhibit the adenosine deamination in vitro in both fractions. The inhibition was observed from 5 to 250 µM HgCl2 (84.6 - 92.6 %) in soluble fraction while in membrane fractions the inhibition varied from 50 to 250 µM (20.9 - 26 %). The in vivo exposure of zebrafish to 20 µg/L of HgCl2 was evaluated after acute (24 h) and subchronic (96 h) treatments on ADA activity in soluble and membrane fractions. The ADA activity from soluble fraction was inhibited after both acute (24.5 %) and subchronic (40.8 %) exposures whereas the ADA activity from brain membranes was inhibited only after subchronic exposure (21.9 %). In contrast, semi-quantitative RT-PCR analysis showed that HgCl2 was not able to modulate the ADA gene expression. Our results have show that the enzymes involved in the degradation of nucleotides and nucleosides (NTPDase, 5'-nucleotidase and ADA) and AChE are modulated by toxic metals in zebrafish brain. Besides been a possible target in the neurotoxicity mediated by metals, the alteration of these enzyme activities can be used as bioindicator of the environmental presence of these pollutants.

É bem conhecido que muitos efeitos tóxicos do cádmio (Cd) resultem da ação da interação com metais essenciais, incluindo zinco (Zn). Sendo um poluente ambiental, a exposição à Cd conduz a distúrbios no conteúdo e atividade de Zn no organismo, representando importante via para o desenvolvimento de sua toxicidade. Evidências suportam que Zn pode reduzir os efeitos do Cd, prevendo ou reduzindo a ação tóxica deste metal, enquanto que a deficiência de Zn pode intensificar a toxicidade de Cd. Com base nisto, este trabalho buscou investigar (1) o efeito da interação Zn-Cd sobre o tecido hepático de ratos adultos, por representar um importante alvo biológico à ação dos metais e (2) se estes efeitos são estendidos ao SNC mesmo protegido pela barreira hemato-encefálica. Através da avaliação de parâmetros bioquímicos, como [delta]-aminolevulinato-desidratase e metalotioneína, os resultados encontrados suportam a sobreposição do efeito tóxico de Cd sobre as funções essenciais de Zn, entretanto existe diferença entre os tecidos quanto ao mecanismo protetivo exercido sobre a toxicidade de Cd. Além disso, obtemos dados sobre os níveis de MT que contrapõem suas funções benéficas previamente descritas. Em resumo, essa dissertação reforça a ação tóxica de Cd por vias biológicas comuns ao Zn e expõe diferenças entre o tecido hepático e o SNC quanto ao mecanismo interativo. / It is well known that many toxic effects of cadmium (Cd) results from the action of the interaction with essential metals, for example zinc (Zn). Cd is an environmental pollutant, which exposure leads to disturbance in the content and atividade of Zn in the body. Evidences indicate that Zn can reduce the effects of Cd for provide or reduce the toxic action of this metal, whereas Zn deficiency can intensify the toxicity of Cd. On account of this, our study aimed investigate (1) the effect of Zn-Cd interaction on the liver tissue of adult rats, which represents important biological target for action of the metals and (2) if these effects are extended to the CNS even protected by the blood-brain barrier. Through the evaluation of biochemical parameters, as [delta]-aminolevulinate-dehydratase ([delta]-ALA-D) and metallothionein (MT), the results support the overlap of the toxic effect of Cd on the essential functions of Zn; however there is difference between the tissues on the protective mechanism exerted on the toxicity of Cd. Furthermore, we obtain data on the levels of MT that contrast to their beneficial functions previously described. In summary, this work reinforces the toxic effect of Cd by biological pathways common to the Zn and explains differences between the liver tissue and CNS in relation to the interactive mechanism.

Na atualidade pesquisam-se métodos que possam avaliar apropriadamente o risco potencial ao ambiente e ao homem de elementostraço contidos em fertilizantes que são adicionados ao solo. Cádmio, níquel e chumbo são tóxicos aos vegetais, aos animais e ao homem. Seus teores naturais no solo não oferecem risco, porém são aumentados no ambiente devido a adições antropogênicas de agrotóxicos, de lodos de estações de tratamentos, de fertilizantes, entre outros. Os objetivos deste trabalho foram: a) avaliar os teores de Cd, Ni e Pb em fertilizantes fosfatados e em áreas aonde houve aplicação de altas doses deste insumo; b) avaliar, mediante extrações seqüenciais em quais frações do solo o Cd, o Ni e o Pb estão associadas e c) avaliar a capacidade de adsorção do cádmio, chumbo e níquel em dez amostras de solos. Os teores de Cd e Pb das amostras de fertilizantes fosfatados avaliadas com extração pelo método USEPA 3051A e por ácido cítrico 20 g L-¹ foram inferiores aos limites considerados como seguros pela legislação brasileira, assim como os encontrados em áreas que receberam altas taxas de aplicação de fertilizantes. Os atributos químicos e mineralógicos das amostras de solos afetaram a distribuição dos elementos-traço nas frações extraídas seqüencialmente. Os solos apresentaram capacidades diferenciadas em adsorver Cd, Ni e Pb e houve competição entre eles pelos sítios de adsorção do complexo sortivo do solo, sendo o cádmio o metal mais afetado. / Current studies are searching for methods that can properly evaluate the potential risk to the environment and humans from trace-elements contained in fertilizers that are added to soil. Cadmium, nickel, and lead are toxic to plants, animals, and humans. Their natural levels in soils do not offer risk, but are increased in the environment due to anthropogenic additions of pesticides, of mud from treatment plants, sewage sludge, and fertilizer, among others. The objectives of this study were: a) to evaluate Cd, Ni and Pb concentrations in phosphate fertilizers and in soils where there were applied in high doses, b) to evaluate by sequential extractions in which fractions of soil Cd, Ni and the Pb were associated c) to evaluate the capacity for adsorption of cadmium, lead and nickel in ten soil samples. The levels of Cd and Pb samples of phosphate fertilizers evaluated with USEPA 3051A method and citric acid 20 g L-¹ were below the limits deemed safe by the Brazilian legislation, as well as those found in areas that received heavy fertilization. The mineralogical and chemical attributes of soil samples affected the distribution of trace elements in the fractions extracted sequentially. The soils had different capacities to adsorb Cd, Ni and Pb and there was a competition between them for the sites of adsorption of the soil sortive complex and cadmium was the metal most affected.

68 f. / Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2013-04-10T16:00:57Z No. of bitstreams: 1 DissertMestrado-MarcosMelo-VF-290911.pdf: 11036458 bytes, checksum: d579771ef8d2b4aeeff088eafacd2a29 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Hilda Fonseca(anahilda@ufba.br) on 2013-05-10T16:01:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissertMestrado-MarcosMelo-VF-290911.pdf: 11036458 bytes, checksum: d579771ef8d2b4aeeff088eafacd2a29 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-10T16:01:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissertMestrado-MarcosMelo-VF-290911.pdf: 11036458 bytes, checksum: d579771ef8d2b4aeeff088eafacd2a29 (MD5) Previous issue date: 2010 / O biodiesel é uma alternativa promissora de combustível renovável, mas no seu processo de síntese tem como coproduto uma grande quantidade de glicerol. Por reação de reforma, o glicerol pode ser convertido a H2 e CO2, podendo o hidrogênio ser usado como combustível limpo, pois em sua queima tem como produto apenas água. O presente trabalho traz uma contribuição nas pesquisas sobre reforma foto-induzida de solução aquosa de glicerol para produção de gás hidrogênio, utlizando-se de fotocatalisadores nanocombinados CdShex, TiO2/CdShex e CdS/TiO2 com absorção de luz visível. Foi feita a caracterização por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), difratometria de raios-x (DRX), espectrometria de energia dispersiva de raios X (EDS) e Espectroscopia de fotoacústica (PAS) dos fotocatalisadores sólidos no intuito de acrescentar dados a respeito de suas rotas de síntese. A produção de hidrogênio foi monitorada coletando-se alíquotas da fase gasosa do headspace do reator fotocatalítico e analisando-se por cromatografia gasosa com detector de condutividade térmica. A fase líquida também foi analisada após as 7 horas de irradiacão para identificar e quantificar a presença de compostos carbonílicos e assim propor mecanismos de degradação do glicerol por reforma foto-induzida. Os resultados encontrados demonstram que os materiais testados são fotocataliticamente ativos na produção de hidrogênio. A ordem de atividade fotocatalítica dos materiais testados foi: Pt/hex-CdS > Pt/CdS/TiO2 > Pt/TiO2/CdS. / Salvador

Submitted by Sandro Camargo (sandro.camargo@unipampa.edu.br) on 2015-03-08T23:12:00Z No. of bitstreams: 1 126110006.pdf: 1402473 bytes, checksum: aed1fe94c57f7ab83538a36308f58174 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-08T23:12:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 126110006.pdf: 1402473 bytes, checksum: aed1fe94c57f7ab83538a36308f58174 (MD5) Previous issue date: 2014-02-22 / A δ-Aminolevulinato desidratase (δ-ALA-D) é uma enzima tiólica que catalisa uma das reações iniciais da biossíntese do heme. Essa enzima é considerada um marcador proteico de intoxicação com metais. O cádmio é um dos poluentes tóxicos, amplamente distribuído no meio ambiente, sendo que a exposição humana resulta principalmente da fumaça do cigarro, da poluição do ar e do consumo de alimentos e água contaminados pelo metal. O cádmio apresenta uma baixa taxa de excreção no organismo e um elevado tempo de meia- vida biológico e por esta razão, se acumula no sangue, rins e fígado, bem como nos órgãos reprodutivos, incluindo o ovário. A patogênese do dano ovariano e a redução da viabilidade folicular após exposição ao cádmio tem sido associada a danos oxidativos. Assim, compostos antioxidantes poderiam ser uma terapia alternativa frente a toxicidade do cádmio. O presente estudo avalia o efeito protetor da Camellia sinensis (chás verde, branco e vermelho) sobre a inibição da atividade da δ-ALA-D ovariana induzida pelo cádmio in vitro (ovário bovino) e ex vivo (ovário de camundonga). O efeito do cloreto de cádmio (IC 50 , 20μM), das infusões de chás (0,07 – 10 mg/mL) e das catequinas isoladamente –epicatequina (EC), epigalocatequina (EGC), epicatequina galato (ECG), epigalocatequina galato (EGCG) - foram avaliadas sobre a atividade da δ-ALA-D de ovário bovino (in vitro). Além disso, a composição das infusões de chá foi avaliada por HPLC (Cromatografia Líquida de Alta Eficiência) em um ensaio quantitativo de catequinas, alcalóides purina e ácido gálico, bem como o conteúdo de polifenóis totais. Os chás verde e branco nas maiores concentrações estudadas restauraram a atividade da δ-ALA-D inibida pelo cádmio enquanto o chá vermelho não apresentou efeito in vitro. O chá verde apresenta maior quantidadede conteúdo fenólico (757,24 μg EAG/mL) bem como de catequinas (EGCG = 205,64 μg/mL, EC = 84,59 μg/mL, EGC = 75,53 μg/mL, ECG = 64,73 μg/mL) comparado com o chá branco (499,37 μg EAG/mL) (EGCG = 105,57 μg/mL, EC = 54,73 μg/mL, EGC = 81,96 μg/mL, ECG = 34,25 μg/mL) e com o chá vermelho (272,39 μg EAG/mL) (só foi detectado ECG= 1,36 μg/mL). Nenhuma das catequinas testadas isoladamente foi eficaz em restaurar a atividade da enzima inibida pelo cádmio. Para os experimentos ex vivo, camundongas receberam uma única administração nas doses de 2,5 mg/kg e 5 mg/kg de CdCl 2 por via intraperitoneal e chá verde (250 mg/kg) administrado via oral. Verificou-se que a exposição aguda ao cádmio nas doses de 2,5 e 5 mg/Kg inibiu (cerca de 26% e 33%, respectivamente) a atividade da enzima δ-ALA-D de ovário de camundongas e o chá verde foi capaz de restaurar essa inibição. O maior efeito do chá verde observado in vitro, bem como o papel protetor apresentado no estudo ex vivo, poderia ser atribuído ao maior teor de fenóis, mas não de catequinas. Na verdade, as catequinas não foram capazes de restaurar a atividade da enzima inibida por cádmio, demonstrando que estes compostos não são os principais componentes responsáveis pelo efeito benéfico do chá verde observada neste estudo. Esse estudo demonstrou a eficácia do chá verde em restaurar a atividade da δ-ALA-D inibida pelo cádmio em tecido ovariano. / δ-aminolevulinate dehydratase (δ-ALA-D) is a thiol enzyme that catalyzes one of the initial reactions of heme biosynthesis. This enzyme is considered a marker protein for metal poisoning. Cadmium is a toxic pollutant, widely distributed in the environment, and human exposure results mainly from cigarette smoke, air pollution and consumption of food and water contaminated by the metal. Cadmium has a low excretion rate of the organism and high biological ha lf- life and for this reason it accumulates in the blood, kidney and liver as well as on reproductive organs including the ovaries. The pathogenesis of ovarian follicular damage and reduction of viability after exposure to cadmium has been associated with o xidative damage. Thus, antioxidant compounds may be an alternative therapy against cadmium toxicity. The present study evaluates the protective effect of Camellia sinensis (green, white and red teas) on the inhibition of ovarian δ-ALA-D activity induced by cadmium in vitro and ex vivo. The effect of cadmium chloride (IC 50 20μM), tea infusions (0.07 to 10 mg/ml) and individual catechins – epicatechin (EC), epigallocatechin (EGC), epicatechin gallate (ECG), epigallocatechin gallate (EGCG) - were evaluated on bovine ovaries δ-ALA-D activity (in vitro). Furthermore, the composition of tea infusions was measured on a HPLC quantitative assay of catechins, gallic acid and purine alkaloids, and the content of total polyphenols was measured by Folin–Ciocalteu method. The green and white teas, at the highest concentrations studied, restored the δ-ALA-D activity inhibited by cadmium while red tea had no effect in vitro. Green tea has higher amount of phenolic content ( 757.24 mg GAE/mL ) and catechins (EGCG = 205.64 μg/mL; EC = 84.59 μg/mL; EGC = 75.53 μg/mL; ECG = 64.73 μg/mL) compared with white tea ( 499.37 mg GAE/mL ) (EGCG = 105.57 μg/mL; EC = 54.73 μg/mL; EGC = 81.96 μg/mL; ECG = 34.25 μg/mL) and red tea (272.39 mg GAE/mL) ( only detected ECG = 1.36 μg/mL). None of the tested catechins alone was effective in restoring the enzyme activity inhibited by cadmium. For the ex vivo experiments, mice received a single administration of CdCl 2 , at doses of 2.5 mg/kg and 5 mg/kg intraperitoneally, and green tea (250 mg/kg) administered orally. We found that acute exposure to cadmium at doses of 2.5 and 5 mg/kg inhibited (about 26% and 33%, respectively) δ-ALA-D activity of mice ovaries, and green tea was able to restore this inhibition. The greater effect observed in vitro by green tea as well as the protective role presented at the ex vivo study, could be attributed to the higher phenols content, but not catechins. In fact, the catechins were not able to restore the enzyme activity inhibited by cadmium, demonstrating that these compounds are not the key components responsible for the beneficial effect of green tea observed in this study. This study demonstrated the effectiveness of green tea in restoring the δ-ALA-D activity inhibited by cadmium in ovarian tissue.

CAMPOS, Othon Souto. Estudo Mecanístico da Eletrodeposição de Cádmio em Meio de Sulfato Ácido. 2011. 46 f. Dissertação (Mestrado em química)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2011. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-06-02T19:41:14Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_oscampos.pdf: 938891 bytes, checksum: 170c80aaa846defc16b0b360c53792fb (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-07-20T20:01:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_oscampos.pdf: 938891 bytes, checksum: 170c80aaa846defc16b0b360c53792fb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-20T20:01:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_oscampos.pdf: 938891 bytes, checksum: 170c80aaa846defc16b0b360c53792fb (MD5) Previous issue date: 2011 / This work describes a mechanistical proposition for cadmium electrodeposition in acid sulfate medium on platinum substrate using electrochemical techniques. The cadmium electrodeposition studies were carried in sodium sulfate 1 mol L–1 medium containing cadmium sulfate 10–2 mol L–1, which the pH of the solutions were adjusted with analytical grade sulfuric acid. The pH interval of the work solutions were ranged between 1 and 3. In all studied medium, the potentiostatic polarization curves showed a diffusional plateau which obeys the Levich equation. The interfacial pH studies showed the influence of acid–base equilibrium of bisulfate ion with the formation of a coordination compound Cd(HSO4)+ in platinum electrode. It is proposed that the cadmium ion associated in acid–base equilibrium of bisulfate ion, deposits as cadmium bisulfate at an irreversible step, and followed by a reversible metallic deposition of cadmium with the leaving of bisulfate ion, and this step is slower than the first one. Then, a mathematical model was calculated for the mechanism proposed, and qualitative studies were carried regarding to the polarization curve and electrochemical impedance spectroscopy behavior. / Este trabalho descreve uma proposição mecanística para a deposição de cádmio em meio de sulfato ácido sobre substrato de platina utilizando técnicas eletroquímicas. Os estudos de eletrodeposição de cádmio foram feitas em meio de sulfato de sódio 1 mol L–1 contendo 10–2 mol L–1 de sulfato de cádmio, em que o pH das soluções foi ajustado com ácido sulfúrico PA. O intervalo de pH das soluções de trabalho foi variado entre 1 e 3. Em todos os meios estudados, as curvas de polarização potenciostática mostraram a formação de um patamar difusional que obedece a equação de Levich. Os estudos de pH local revelaram a influência do equilíbrio ácido–base do íon bissulfato com formação de compostos de coordenação Cd(HSO4)+ no eletrodo de platina. Propõe-se que o íon cádmio, associado ao equilíbrio ácido–base do íon bissulfato, deposita como bissulfato de cádmio numa etapa irreversível, e seguida pela deposição de cádmio metálico reversível com a saída do íon bissulfato, sendo esta última etapa mais lenta que a primeira. Desse modo, foi calculado um modelo matemático para o mecanismo proposto, sendo realizados estudos qualitativos em relação ao comportamento da curva de polarização e do espectro de impedância eletroquímica.

Neste trabalho é proposto um método para a determinação de cádmio e chumbo por espectrometria de absorção atômica com forno de grafite (GF AAS) em cereais (amaranto, chia, linhaça e quinoa) após a decomposição das amostras em sistema fechado por combustão iniciada por micro-ondas (MIC). Para a decomposição por MIC, as amostras foram prensadas na forma de comprimidos e posicionadas em suporte de quartzo, onde a combustão foi feita na presença de 20 bar de oxigênio e utilizando nitrato de amônio como iniciador de combustão (50 μL NH4NO3 6 mol L-1). Foi estudada a concentração da solução absorvedora mais adequada (HNO3 1, 3 e 7 mol L-1), sendo HNO3 7 mol L-1 a solução escolhida por apresentar resultados concordantes (superior a 90%) para o material de referência certificado (CRM). O teor de carbono residual nas soluções obtidas por MIC foi 0,11% e até 500 mg de amostra foram decompostos. Também foram estudados outros métodos de preparo das amostras: decomposição por via úmida em sistema aberto e fechado com aquecimento convencional e decomposição por via úmida em sistema fechado com aquecimento por radiação micro-ondas (MWAD), utilizando sistemas de média (até 40 bar) e alta pressão (até 80 bar). As amostras de cereais não foram completamente decompostas quando o método de decomposição por via úmida em sistema aberto foi utilizado. A decomposição das amostras foi eficiente quando a decomposição por via úmida em sistema fechado (CVWD) com aquecimento convencional e por MWAD foram utilizadas. Apesar destes métodos poderem ser aplicados para a decomposição dos cereais, foram observadas interferências na determinação de Pb por GF AAS. Estas interferências das amostras foram contornadas apenas quando as soluções decompostas por MIC foram analisadas ou utilizando as soluções obtidas por CVWD e MWAD após uma etapa de diluição de, pelo menos, 30 e 50 vezes, respectivamente. Para a determinação de Cd, não foram observadas interferências na etapa de determinação. As concentrações de Cd e Pb em todas as amostras de cereais decompostas por MIC ficaram abaixo do limite de quantificação, de 0,087 e 0,443 μg g-1, respectivamente. / In this work, a method for cadmium and lead determination by graphite furnace atomic absorption spectrometry (GF AAS) in cereals, after microwave-induced combustion (MIC) in closed vessels is proposed. For MIC digestion, samples were pressed as pellets and placed on a quartz holder positioned inside to quartz vessels, where combustion takes place with using 20 bar of oxygen and ammonium nitrate as aid for ignition (50 μL 6 mol L-1 NH4NO3). The concentration of the absorbing solution was evaluated and 7 mol L-1 HNO3 was selected as absorbing solution in view of the agreement (higher than 90%) with the certified reference material. The residual carbon content in digests obtained by MIC was 0.11% and up to 500 mg of sample could be digested. Other sample preparation methods were also evaluated: wet digestion in open and closed vessels under conventional heating and by microwave-assisted wet digestion (MWAD), using systems operating at medium (up to 40 bar) and high pressure (up to 80 bar). Cereals samples were not complete digested when wet digestion in open vessels was used. Digestion was complete when wet digestion in closed vessels (CVWD) under conventional heating and by MWAD were used. Despite these method could be applied for digestion of cereals, interferences were observed in Pb determination by GF AAS. The interteferences on Pb determination by GF AAS were minimized only when digests obtained by MIC were analyzed or when solutions obtained by CVWD and MWAD after a dilution step of 30 and 50 times, respectively, were used. For Cd determination by GF AAS interferences were not observed. Concentration of Cd and Pb in all cereals samples investigated after MIC digestion were lower than the limits of quantification of 0.087 e 0.443 μg g-1, respectively.

Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2016-03-14T16:35:40Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Danilo Junqueira Leão_Corrigida.pdf: 1803434 bytes, checksum: 6b45fbe8af9d90b2e0db58cd74683dae (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2016-05-04T17:19:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação Danilo Junqueira Leão_Corrigida.pdf: 1803434 bytes, checksum: 6b45fbe8af9d90b2e0db58cd74683dae (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-04T17:19:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Danilo Junqueira Leão_Corrigida.pdf: 1803434 bytes, checksum: 6b45fbe8af9d90b2e0db58cd74683dae (MD5) / CNPq / O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de método para determinação simultânea de cádmio, estanho e ferro em amostras de conserva de alimentos enlatados empregando espectrometria de absorção atômica de alta resolução com fonte contínua e atomização eletrotérmica em forno de grafite (HR- CS GF AAS. O desenvolvimento de um monocromador de alta resolução permitiu o uso de uma fonte contínua na espectrometria de absorção atômica e a partir disso, determinações simultâneas se tornaram possíveis. Para a determinação dos analitos supracitados, foi utilizada a linha principal do cádmio em 228,802 (100%) nm e as linhas secundárias de ferro em 228,725 (0,09%) nm e de estanho em 228,668 (%) nm. Os sinais de absorvância dos analitos foram medidos por área de pico usando 3 pixels para o cádmio e ferro e 5 pixels para o estanho. As temperaturas de pirólise e atomização foram estabelecidas em 700 e 2550 °C, respectivamente, de modo a alcançar uma condição térmica de compromisso entre os analitos. Todas as determinações foram realizadas utilizando 6 µL de uma mistura de paládio 0,1% (m v-1) e magnésio 0,05% (m v-1). A exatidão do método foi avaliada mediante análise de um material de referência certificado de folha de maçã (NIST 1515) para o Cd e Fe e através da comparação de técnicas analíticas para o Sn. Os valores encontrados para Cd e Fe não apresentaram diferença significativa dos valores certificados, a um nível de 95 % de confiança. Para o Sn, os valores obtidos pelo método proposto foram concordantes com os obtidos pela técnica espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES), com 95 % de confiança. As massas características obtidas foram de 1,0 pg, 1,1 ng e 0,9 ng para Cd, Sn e Fe, respectivamente. Os limites de detecção (3σ, n=10) estimados foram de 0,62 ng g-1, 0,89 mg kg-1 e 0,57 mg kg-1 para o Cd, Sn e Fe, respectivamente. A precisão do método foi avaliada mediante desvio padrão relativo (RSD) para dois níveis de concentração. Para o Cd, os RSD obtidos foram de 4,7% (0,4 µg L-1) e 3,4% (2,0 µg L-1). Para o Sn, foram 6,8% (0,3 mg L-1) e 6,1 % (1,5 mg L-1) e para Fe, 5,3% (0,3 mg L-1) e 4,0 % (1,5 mg L-1). O método proposto foi aplicado em conservas de alimentos enlatados. Dentre estas, sete foram de tomate descascado, obtendo-se valores que variaram de 3,57 a 21,17 ng g-1 para Cd, de 4,06 a 122,0 mg kg-1 para Sn, de 2,68 a 31,48 mg kg-1 para Fe e quatro de sardinha, cujas concentrações de Cd e Fe ficaram entre 10,13 e 62,9 ng g-1 e 1,62 a 8,63 mg kg-1, respectivamente. Para essas amostras, os teores de Sn determinados ficaram abaixo do limite de quantificação. Os teores de Cd encontrado nas amostras estiveram abaixo do máximo legislado (0,10 mg kg-1) pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA). / The present work had as objective the development of method for simultaneous determination of cadmium, tin and iron in preserved samples of canned food using high resolution continuous source graphite furnace atomic absorption spectrometry. The development of a high-resolution monochromator allowed the use of a continuous source in atomic absorption spectrometry and from there, simultaneous determinations have become possible. For the determination of analytes above, was used the main line of cadmium in 228.802 nm and the secondary lines of iron in 228.725 nm and of Tin in 228.668 nm. The absorbance signal of analytes were measured by peak area using 3 pixels for cadmium and iron and 5 pixels to the Tin. Atomization and pyrolysis temperatures were established in 700 and 2550° C, respectively, so as to achieve a thermal condition of compromise between the analytes. All determinations were performed using 6 µL of a mixture of palladium 0.1% (m v-1) and 0.05% magnesium (m v-1). The accuracy of the method was evaluated by analyzing a certified reference material of Apple leaves (NIST 1515) for the Cd and Fe and through comparison of analytical techniques for the Sn. The values found for Cd and Fe were statistically equal to values certificates, a 95% confidence level. For the Sn, the values obtained by the proposed method were consistent with those obtained by ICP OES, with 95% confidence. The characteristics masses obtained were of 1.0 pg for cadmium and 1.1 and 0.9 ng to the tin and iron, respectively. The detection limits (3 σ, n = 10) were determined as 0.62 ng g-1, 0.89 and 0.57 mg kg-1 for Cd, Sn and Fe, respectively. The precision of the method was evaluated by relative standard deviation (RSD) for two levels of concentration. For the Cd, the RSD obtained were 4.7% (0.4 µg L-1) and 3.4% (2.0 µg L-1). For the Sn and Fe were 6.8 and 6.1% (0.3 mg L-1) and 5.3 and 4.0% (1.5 mg L-1), respectively. The proposed method was applied to canned food. Among these, seven were canned peeled tomato, obtaining values that ranged from 3.57 to 21.17 ng g-1 for Cd, from 4.06 to 122.0 mg kg-1 for Sn, from 2.68 to 31.48 mg kg-1 for Fe and four canned sardines, Cd and Fe concentrations were between 10.13 and 62.9 ng g-1 and 1.62 to 8.63 mg kg-1, respectively. For these samples, the levels of Sn determined were below the limit of quantification.

Os efluentes contendo cádmio podem ser gerados dos por várias indústrias. A aplicação de ambas as tecnologias osmose inversa (OI) e nanofiltração (NF) para o tratamento de efluentes contendo o íon cádmio para reduzir a degradação ambiental foram estudadas no presente trabalho. Amostras sintéticas contendo o íon cádmio em várias concentrações foram preparadas e submetidas aos tratamentos por OI e NF em escala laboratorial. Assim, dividiu-se o processo de remoção em três etapas: 1- analisou-se os processos de osmose inversa e nanofiltração em termos da rejeição do íon cádmio, onde se correlacionou e avaliou os principais parâmetros de processos (concentração da solução alimentação, fluxo de permeado e pressão) e comparou-se os sistemas entre si. Nas etapas 2 e 3 avaliou-se os efeitos da salinidade utilizando os contra-íons zinco e sódio respectivamente, sobre a rejeição do íon cádmio no sistema de osmose inversa em soluções aquosas contendo misturas de sulfato de cádmio e sulfato de zinco, e sulfato de cádmio e sulfato de sódio. Mediu-se as concentrações de cádmio e zinco por espectroscopia de absorção atômica e as concentrações de sulfato e sódio por cromatografia de íons. Os resultados obtidos na primeira etapa dos experimentos mostram que a osmose inversa e nanofiltração são eficientes na remoção de cádmio, onde se obteve as taxas médias de rejeição de 92,4% e 96,6% respectivamente, sendo esses valores iguais em magnitude, tendo em vista os valores da incerteza padrão relativa associada a esses resultados. Em ambos os sitemas, os fluxos de permeado e as rejeições não sofreram influência do aumento da concentração de cádmio na solução alimentação.Na etapa 2, os resultados mostraram a diminuição da rejeição de cádmio com o aumento da concentração de sulfato de zinco na alimentação, sendo esse fenômeno atribuído a semelhança existente entre os íons Cd2+ e Zn2+ associados aos seus raios iônicos de hidratação e as energias de hidratação. Foram observadas as quedas do fluxo de permeado e das rejeições com o aumento da concentração de alimentação provavelmente devido ao efeito da polarização. Na etapa 3, a rejeição do íon cádmio não foi afetada pelo aumento da concentração de sulfato de sódio na alimentação, assim como os fluxos de permeado. Outro aspecto relacionado à rejeição é que a difusão do sódio através da membrana é favorecida frente à difusão do cádmio, sendo atribuído ao menor raio de hidratação do sódio / Effluents containing cadmium may be produced by a variety of industries. The application of the reverse osmosis and nanofiltration technologies for the treatment of effluents containing cadmium, in order to reduce environmental degradation, were studied in the present work. Synthetic samples containing the cadmium ion in different concentrations were prepared and treated by reverse osmosis and nanofiltration. The removal process was divided in three steps: 1- the reverse osmosis and nanofiltration processes were analyzed concerning the rejection of the cadmium ion, correlating and evaluating the main process parameters (feeding solution concentration, permeated flow and pressure), and comparing the systems between themselves. In steps 2 and 3, the effects of salinity in the elimination of the cadmium ion in aqueous solutions, containing a combination of cadmium sulfate and zinc sulfate, or a combination of cadmium sulfate and sodium sulfate, were assessed by the use of zinc and sodium counterions. The concentrations of cadmium and zinc were measured by atomic absorption spectroscopy, and the concentrations of sulfate and sodium were measured by ion chromatography. The results obtained in the first step of the experiments show that the reverse osmosis and the nanofiltration processes are efficient in removing cadmium, with an average rejection rate of 92,4% and 96,6%, respectively. Considering the standard relative incertitude associated to the results, the values obtained are considered of the same magnitude. In both systems, the permeated flow and the rejects were not influenced by a rise in cadmium concentration in the feeding solution. In step 2, the results showed a decrease in cadmium rejection related with a rise in the zinc sulfate concentration in the feeding solution. This phenomenon is due to the similarity between the Cd2+ and Zn2+ ions, associated to their hydration ionic radius and to their hydration energies. A decrease in the permeated flow and of the rejects related to a rise in the feeding concentration was observed and was probably due to the polarization effect. In step 3, the cadmium ion rejection was not affected by a sodium sulphate concentration rise in the feeding, as well as in the permeated flow. Another aspect related to the rejection is that, due to its smaller hydration radius, sodium has a better diffusion rate through the membrane than cadmium

Sample preparation methods, such as microwave-assisted wet digestion, dry ashing, wet digestion in open system and tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solubilization were evaluated for subsequent As, Cd and Pb determination in meat (poultry, bovine, equine and pork), liver (pork), kidney (beef and pork) and its products (sausage, ham and spicy sausage). The determination was executed using atomic absorption spectrometry with graphite furnace (GF AAS), optical emission spectrometry with inductively coupled plasma (ICP OES) and mass spectrometry with inductively coupled plasma (ICP-MS) techniques. Regarding the methods recommended by the AOAC, the wet decomposition in a closed system was adequate for the subsequent determination of As, Cd and Pb but in dry ashing method As losses occurred. The proposed methods (wet open system and solubilization with TMAH) were optimized by evaluating parameters such as sample mass, reagents volume, time, temperature and others. The selected conditions for open decomposition system using digestion block were 2 g of sample mass, 10 mL of HNO3 + 1 mL of H2O2 at 150 ºC for 2 hours. The alkaline solubilization procedure was executed employing factorial design. The selected conditions were 500 mg of sample mass, 500 μL of TMAH and water bath solubilization at 90 ºC/120 min with 150 rpm agitation. The As, Cd and Pb recovery by spiking was satisfactory for open system decomposition (95 to 105%) and TMAH solubilization (95 to 104%). The results obtained for the certified reference materials (bovine muscle and liver) were in agreement (> 95%) with certified valves. The sample preparation methods proposed were considered appropriate for subsequent As, Cd and Pb determination in meat and similar products, offering low cost and high samples throughput. Moreover, they can be applied for both fresh and freeze-dried samples and the determination can be made by ICP OES and GF AAS. Among the samples analyzed, all showed levels of As, Cd and Pb below the maximum recommended in the legislation. / Métodos de preparo de amostra por decomposição por via úmida em sistema fechado assistido por micro-ondas, decomposição por via seca, decomposição por via úmida em sistema aberto e solubilização com hidróxido de tetrametilamônio (TMAH) foram avaliados para a posterior determinação de As, Cd e Pb em carne (aves, bovina, equina e suína), fígado (suíno), rim (bovino e suíno) e produtos cárneos (linguiça, presunto e salsicha). A determinação foi feita utilizando as técnicas de espectrometria de absorção atômica com forno de grafite (GF AAS), espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES) e espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS). Em relação aos métodos recomendados pela norma AOAC, a decomposição por via úmida em sistema fechado mostrou-se adequada para a posterior determinação de As, Cd e Pb, porém com a decomposição por via seca houve perdas de As. Os métodos propostos (via úmida em sistema aberto e solubilização com TMAH) foram otimizados avaliando a massa de amostra, volume de reagentes, tempo, temperatura, entre outros parâmetros. As condições selecionadas para a decomposição por via úmida em sistema aberto foram de 2 g de amostra, 10 mL de HNO3 + 1 mL de H2O2 em 150 ºC por 2 horas. A otimização do procedimento de solubilização alcalina foi realizada empregando planejamento fatorial. As condições selecionadas foram 500 mg de amostra, 500 μL de TMAH e solubilização em banho-maria a 90 ºC por 120 min com agitação de 150 rpm. A recuperação de As, Cd e Pb por adição de analito foi satisfatória para a decomposição por via úmida em sistema aberto (95 a 105%) e solubilização com TMAH (95 a 104%). Os resultados para os materiais de referência certificados (músculo e fígado bovino) também foram concordantes (> 95%). Os métodos de preparo de amostra propostos foram adequados para posterior determinação de As, Cd e Pb em carne e produtos cárneos, proporcionando baixo custo e elevada capacidade de processamento de amostras. Além disso, os mesmos podem ser aplicados tanto para amostras in natura quanto liofilizadas e a determinação pode ser feita por ICP OES e GF AAS. Dentre as amostras analisadas, todas apresentaram teores de As, Cd e Pb inferiores aos limites máximos preconizados na legislação.