Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4522.pdf: 5258666 bytes, checksum: 63af4d47236c40f5653d5e62225746e6 (MD5) Previous issue date: 2012-04-27 / Universidade Federal de Minas Gerais / The effects of trace metals contamination in aquatic environments are of concern in the ecotoxicological point of view. In these environments the organisms are exposed to metals in the dissolved form and also through ingestion of contaminated food in the food chain. The phytoplanktonic organisms are the basis of food chains and are responsible for primary productivity. Zooplankton is a link between primary producers and higher trophic levels, such as fish. The exposure of these organisms to metals will cause changes in the physiology, affect productivity rates, and the balance and dynamics of aquatic communities. This study evaluated the effects of the metal cadmium (Cd) on an experimental freshwater food chain involving the algae Scenedesmus quadricauda, a cladoceran daphinidae, Simocephalus serrulatus, and the fish Hyphessobrycon eques. Cultures of S. quadricauda in exponential phase growth were exposed to 1.6x10-9; 3.2x10-8; 6.7x10-8; 1.6x10-7 and 1.3x10-6 mol L-1 of total dissolved Cd for 96 h. During exposure chlorophyll "a", population growth, coenobia size, and dry biomass were evaluated. Then the contaminated algae were given as food to the zooplankton S. serrulatus during the complete life cycle of the organisms in the concentration range of 3.8x10-14 to 5.9x10-12 g Cd cell-1. During the exposure the embryonic development time, age at first reproduction, time for egg production, generation time, longevity, fertility rates, feeding rates, secondary production, and recovery of the animals were evaluated. Then the cladocerans reared with Cd contaminated algae were used as food for the fish H. eques duruing a period of seven days. At the end of this exposure, we evaluated the histological structure of gills and liver, and the fresh weight of the animals. In S. quadricauda, there were damages on the chlorophyll content, and in the population growth at high concentrations of the metal. In the cladocerans were detected increase of the embryonic development time, age at first reproduction, and generation time, whereas a decrease of the longevity, fertility rates, feeding rates, and secondary production. The rate of secondary production showed recovery after removal the contaminated food. The histological patterns of gills and liver, as well as the fresh weight of the fish were not affected by the Cd exposure tested through the food chain considering the exposure period and concentrations tested. The results indicated that food can be considered an important vehicle in the Cd transfer from phytoplankton to zooplankton in aquatic food webs. Cd has a high potential for toxicity, impacting the producers and primary consumers. However, no Cd effects to the fish, the third trophic level, were detected. These studies are of great importance for understanding Cd behavior in aquatic environments, as well as its toxicity to the organisms. The understanding of these aspects contributes to adaptation strategies for the conservation of aquatic ecosystems in situations of contamination. / Os efeitos da contaminação dos ambientes aquáticos por metais são preocupantes do ponto de vista ecotoxicológico. Nesses ambientes os organismos são expostos aos metais na forma dissolvida e também através da ingestão de alimentos contaminados via cadeia trófica. Os organismos fitoplanctônicos estão na base das cadeias alimentares dos ambientes aquáticos e são responsáveis pela produtividade primária. O zooplâncton constitui um elo entre produtores primários e níveis tróficos superiores, como os peixes. A exposição desses organismos aos metais pode ocasionar mudanças na fisiologia, afetar as taxas de produtividade, e, consequentemente o equilíbrio e dinâmica das populações e comunidades aquáticas. Este estudo avaliou os efeitos do metal cádmio (Cd) sobre uma cadeia alimentar experimental constituída por uma microalga clorofícea Scenedesmus quadricauda, um cladócero dafinídeo Simocephalus serrulatus e o peixe Hyphessobrycon eques. Cultivos de S. quadricauda em fase exponencial de crescimento foram expostos a 1,6x10-9; 3,2x10-8; 6,7x10- 8; 1,6x10-7 e 1,3x10-6 mol L-1 de Cd total dissolvido durante 96 h. A concentração de clorofila a , taxa de crescimento populacional, morfologia dos cenóbios e biomassa seca foram avaliadas durante a exposição. Depois de contaminadas as algas foram fornecidas como alimento aos cladóceros S. serrulatus durante todo seu ciclo de vida em concentrações entre 3,8x10-14 a 5,9x10-12 g Cd célula-1. Durante a exposição o tempo de duração do desenvolvimento embrionário, idade da primeira reprodução, intervalo na produção de ovos, tempo de geração, longevidade, taxas de fertilidade, taxas de alimentação, produtividade secundária e recuperação foram avaliados. Em seguida os cladóceros alimentados com algas contaminadas foram utilizados como alimento para o peixe H. eques por um período de sete dias. A estrutura histológica das brânquias e fígado e peso fresco dos animais foram avaliados ao final dessa exposição. Em S. quadricauda, houve diminuição no conteúdo de clorofila a e no crescimento populacional nas maiores concentrações do metal. Nos cladóceros ocorreu aumento do tempo de duração do desenvolvimento embrionário, idade da primípara e tempo de geração; houve diminuição da longevidade, das taxas de fertilidade, taxas de alimentação e produtividade secundária. A produção secundária foi recuperada após a retirada do alimento contaminado. Os padrões histológicos das brânquias e fígado dos peixes, assim como o peso fresco não foram afetados pela exposição ao Cd via cadeia alimentar considerando o período de exposição e a amplitude de concentração de Cd avaliada. Os resultados obtidos indicam que o alimento pode ser considerado um veículo importante na transferência do Cd do fitoplâncton para o zooplâncton nas cadeias tróficas aquáticas. O Cd tem elevado potencial de toxicidade impactando os produtores e consumidores primários. No entanto, não foi detectado efeitos do Cd no terceiro nível trófico. Esses estudos são importantes para o entendimento do comportamento do metal Cd nos ambientes aquáticos, bem como seu potencial de toxicidade sobre os organismos encontrados nesses ambientes. O entendimento desses aspectos contribui para adequação de estratégias de preservação dos ecossistemas aquáticos em situações de contaminação por Cd.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:40:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 532553 bytes, checksum: afb4fdf0d2eec084cc5b732167b89c7d (MD5) Previous issue date: 2014-02-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Seeds frequently encounter biotic and abiotic stress that adversely affects growth, development, or productivity. The objective of this work was to investigate the effect of nitric oxide (NO) like protective agent in sesame seeds submitted to different stresses. Therefore, two experiments were conducted. In the first one, sesame seeds were placed in soaked substrate with water or with different concentrations of cadmium chloride and cadmium chloride plus sodium nitroprusside (SNP) in the following treatments: 1) water (control), 2) +200 μM of SNP, 3) 800 μM of CdCl2, 4) 800 μM of CdCl2 +200 μM of SNP, 5) 600 μM of CdCl2, 6) 600 μM of CdCl2 +200 μM of SNP, 7) 400 μM of CdCl2 and 8) 400 μM of CdCl2 +200 μM of SNP. Were done the following determinations: germination (G), first count of germination (PC), speed germination index (IVG), hipocotyl length (CH), radicle length (CR), dry mass of hipocotyl (MSH) and dry mass of radicle (DMR) and imbibition curve. It were quantified the activity of antioxidative enzymes, superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX) and total peroxidase (POX). It was adopted the completely randomized design with five replicates. The data were submitted to variance analysis and the means obtained for treatments were compared by Tukey test at 5% of significance. The means obtained in treatments with and without SNP were compared by F test at 5% and the times of imbibition by Tukey test at 5%. For the realization of imbibition curve was realized a polynomial regression fit 3. In the second experiment, sesame seeds were placed in soaked substrate with water or with different concentrations of PEG 6000 and PEG 6000 plus SNP in the following treatments: 1) water (control), 2) +200 μM of SNP, 3) 0,1MPa, 4) -0,1MPa +200 μM of SNP, 5) - 0,2MPa, 6) -0,2MPa +200 μM of SNP, 7) -0,3MPa and 8) -0,3MPa, +200 μM of SNP. The same determinations done in experiment one, was made in the experiment two. Both stress caused the reduction of germination and vigor, being the highest concentrations, the most harmful to sesame seeds. NO was able to minimize the damage caused by the stresses, reversing partially all the biochemical parameters evaluated, what provides higher and faster germination, beyond the higher initial development of xiii seedlings. Cadmium and PEG 6000 provoked less absorption and less gain of mass in higher concentrations in relation to water, and an extension of Phase II. In relation to the antioxydative system, there was an increaseof enzymatic activity in period of 0 to 24 houras, showing the organization of the antioxidant system with the sesame seeds over time. Was observed that in higher potentials and in solutions more concentrated, the activity enzymatic was higher, what suggest detoxifying activity of these molecules in seeds submitted to water deficit and solution of cadmium more strict. The use of SNP, increased the activity of antioxidative enzymes, evidencing an efficient of elimination of EROs formed. / Sementes estão frequentemente expostas a diversos estresses bióticos e abióticos que prejudicam o seu crescimento, desenvolvimento e produtividade. O objetivo desse trabalho foi investigar o efeito do óxido nítrico (ON) como agente protetor em sementes de gergelim (Sesamum indicum L.) submetidas à diferentes estresses. Para tanto, foram conduzidos dois experimentos. No primeiro, as sementes foram semeadas em substrato umedecido com água ou com diferentes concentrações de cloreto de cádmio (CdCl2) e cloreto de cádmio acrescido de nitroprussiato de sódio (SNP) nos seguintes tratamentos: 1) água (controle), 2) +200 μM de SNP, 3) 800 μM de CdCl2, 4) 800 μM de CdCl2 +200 μM de SNP, 5) 600 μM de CdCl2, 6) 600 μM de CdCl2 +200 μM de SNP, 7) 400 μM de CdCl2 e 8) 400 μM de CdCl2 +200 μM de SNP. As seguintes determinações foram feitas: germinação (G), primeira contagem de germinação (PC), índice de velocidade de germinação (IVG), comprimento de hipocótilo (CH) e radícula (CR), massa seca de hipocótilo (MSH) e radícula (MSR), curva de embebiçao, além da quantificação da atividade das enzimas antioxidativas, superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), ascorbato peroxidase (APX) e peroxidases totais (POX). O delineamento estatístico utilizado foi o inteiramente casualizado com cinco repetições. Os dados foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e as médias obtidas para os tratamentos foram comparadas pelo teste Tukey a 5% de significância. As médias obtidas nos tratamentos com e sem SNP foram comparadas pelo teste F a 5% de significância e os tempos de embebição na análise das atividades das enzimas, também pelo teste Tukey a 5%. Para a realização da curva de embebição realizou-se regressão com ajuste polinomial de grau 3. No segundo experimento, as sementes de gergelim foram semeadas em substrato umedecido com água ou em diferentes concentrações de polietileno glicol (PEG 6000) e PEG 6000 acrescido de SNP nos seguintes tratamentos: 1) água (controle), 2) +200 μM de SNP, 3) 0,1Mpa, 4) -0,1MPa +200 μM de SNP, 5) - 0,2MPa, 6) -0,2MPa +200 μM de SNP, -7) 0,3MPa e 8) -0,3MPa, +200 μM de SNP. As mesmas determinações e análises estatísticas do primeiro experimento foram realizadas. Conclui-se que ambos os estresses causaram a redução da germinação e do vigor, sendo Xi as maiores concentrações as mais prejudiciais às sementes de gergelim. O ON foi capaz de amenizar os danos causados pelos estresses invertendo parcialmente todos os parâmetros fisiológicos avaliados, o que proporcionou maior e mais rápida germinação além de maior desenvolvimento inicial das plântulas. O cádmio e o PEG 6000 provocaram menor absorção e menor ganho de massa nas maiores concentrações em relação à água assim como um prolongamento da Fase II da embebição. Em relação ao sistema antioxidante, houve aumento da atividade enzimática no período de 0 a 24 horas, demonstrando organização do sistema antioxidante nas sementes de gergelim com o decorrer do tempo. Observou-se que nos maiores potenciais e nas soluções mais concentradas, a atividade enzimática foi maior, o que sugere atividade desintoxicante dessas moléculas em sementes submetidas ao déficit hídrico e solução de cádmio mais rigorosa. O uso do SNP, de maneira geral, aumentou a atividade das enzimas antioxidantes, evidenciando um eficiente sistema de eliminação das espécies reativas de oxigênio formadas.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Textile dyes and other commercial dyestuffs have become a focus of environmental remediation efforts in the last few years. Considerable attention has been expended recently on the photocatalytic oxidative degradation of colored contaminants in waste water over semiconductor surfaces. In this work, we evaluated the photocatalytic activities of nanocomposites based on cadmium sulfide (CdS) quantum dots anchored on (mercaptopropyl)silica (MPS) monitoring the photodegradation of methylene blue and rhodamine 6G aqueous solutions under sunlight irradiation. Herein, MPS was selected as the stabilizing agent to prepare the CdS and CdS doped with Cu2+ Qdots by the chemical reaction of cadmium acetate and thiourea in dimethylformamide Abstract|viii (DMF) by a rather simple one-step method. The quantum size effect has been monitored by UV visible spectroscopy, which showed a blue shift of about 16 48 nm relative to bulk CdS in the range 442-474 nm. Particle sizes calculated from Brus s model were found to be dependent on the MPS amount. These results evidenced that as-prepared CdS nanocrystals behave as Qdots. Additionally, XRD mensurements and HRTEM images indicated CdS cubic structure for the nanocrystals, which also exhibited an increment in the fluorescence intensity with decreasing particle size. UV absorption spectra for Cu-doped CdS are essentially similar to that of the undoped Qdots, but the luminescence properties are quite different from those of the undoped samples. Moreover, these materials could effectively degrade the organic dyes under sunlight irradiation by pseudo-first-order kinetics. This suggested that the CdS Qdots prepared in this work can be used as the potential photocatalyst to effectively treat the organic pollutants under sunlight irradiation. / Indústrias têxteis produzem elevado volume de efluentes ricos em corantes tóxicos e não-biodegradáveis. A degradação fotocatalítica de poluentes aquosos usando nanocristais semicondutores é uma área emergente na remediação ambiental. Neste trabalho, a atividade fotocatalítica de quantum dots (Qdots) de sulfeto de cádmio (CdS) ancorados em (mercaptopropil)sílica (MPS) foi investigada a partir da degradação dos corantes azul de metileno (AM) e rodamina 6G (R6G). Nanocristais de CdS e CdS dopado com íons Cu2+ foram preparados pela reação química de acetato de cádmio e tiouréia em presença da matriz de sílica organofuncionalizada, por um método bastante simples e de uma única etapa. Pelos espectros eletrônicos, foi possível notar um Resumo|vi deslocamento para o azul com o aumento da quantidade de MPS e band gaps mais largos do que o bulk de CdS. Os diâmetros das nanopartículas, estimados a partir do modelo de Brus, são dependentes da quantidade da matriz. Estes resultados sugerem que as partículas se comportam como Qdots. Fases cúbicas dos nanocristais são estabelecidas de acordo com dados de DRX e HRTEM e os espectros de emissão corroboram a presença de Qdots no material formado. A dopagem do nanocompósito com íons Cu2+ propiciou mudanças na recombinação elétron-buraco das nanopartículas de CdS, o que foi observado pelos espectros de absorção no UV-vis e de emissão. Avaliação temporal no espectro de absorção no UV-vis dos corantes AM e R6G em contato com CdS/MPS e CdS:Cu/MPS durante irradiação com luz solar mostrou uma pronunciada diminuição da intensidade de absorbância e um deslocamento do máximo de absorção para menores comprimentos de onda, em resposta à formação de subprodutos de degradação.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Sabendo que os peixes são bioacumuladores de contaminantes do ambiente aquático e com isso representam riscos para seus consumidores, podendo ampliar tal poluentes para a cadeia trófica, este estudo tem por objetivo determinar os níveis de cádmio e chumbo presentes na espécie de peixe Acará (Geophagus brasiliensis), tradicional do consumo da população ribeirinha, devido a grande quantidade de indivíduos na região industrial do Sul Fluminense, no rio Paraíba do Sul, do estado do Rio Janeiro, além de comparar as faixas de concentração destes elementos-traço com dados estabelecidos pela ANVISA, utilizando estes peixes como bioindicadores das regiões estudadas. Os peixes foram capturados ao longo do rio Paraíba do Sul, nos municípios de Pinheiral, Barra Mansa e Volta Redonda. A identificação e quantificação dos metaisforam realizados, por um sistema de pré-concentração, baseado na adsorção de metais por uma resina quelante (chelex100) acoplada em linhacom um espectrômetro de absorção atômica com chama (FAAS). O método de pré-concentração permitiu a detecção de cádmio em níveis maiores que ao limite de detecção do FAAS e quando comparados com os valores estabelecidos pela ANVISA, indicou que o peixe estaria impróprio para o consumo humano. Nas análises de pré-concentração para chumbo, não houve sinal expressivo a ser comparado, apresentando somente sinais de ruído do equipamento. O cádmio e o chumbo foram escolhidos para análise uma vez que são regulamentados como contaminantes inorgânicos pela ANVISA e não foi encontrado na literatura nenhum dado sobre esses metais em Geophagus brasiliensis / Knowing that the fish are bio-accumulators of aquatic contaminants and thus pose risks to its consumers which may extend such pollutants into the food chain, this study aims to determine the levels of cadmium and lead present in the species of Cichlid fish (Geophagus brasiliensis), traditional consumption of the local population, due to the large number of individuals in the industrial region of South Fluminense, in Paraíba do Sul, state of Rio de Janeiro and to compare the concentration ranges of these trace elements with data established by ANVISA using these fish as bioindicators of the regions studied. Fish were caught along the Paraíba do Sul River, in the municipalities of Pinheiral, Barra Mansa and Volta Redonda. The identification and quantification of metals were achieved by a pre-concentration system based on adsorption by a metal chelating resin (chelex100) coupled in line with an atomic absorption flame spectrometry ("F-AAS"). The method of preconcentration allowed cadmium detection levels greater than the detection limit of the "FAAS" and compared to the values established by ANVISA indicated that the fish would be unfit for human consumption. In the analyzes of pre-concentration for lead, no significant signal to be compared, presenting only equipment noise signals. Cadmium and lead were chosen for analysis since they are regulated as inorganic contaminants by ANVISA and was not found in the literature no data on these metals in Geophagus brasiliensis

O sulfeto de cádmio (CdS) é um semicondutor calcogeneto do tipo II-VI com band gap direto de 2,4 eV. Desperta interesse acadêmico e tecnológico na confecção de dispositivos optoeletrônicos e células solares e vem sendo considerado para a fabricação de transistores de filme fino sobre substratos flexíveis. Para que haja avanços nessa área em especial, a construção de transistores a efeito de campo dos tipos P e N em CdS é preciso compreender e controlar a resistividade desse material. Neste trabalho produzimos filmes finos de CdS com cerca de 100 a 500 nm de espessura utilizando a técnica de ablação a laser pulsado (PLD) em 20 a 90 mTorr de argônio. Os filmes foram depositados sobre carbono vítreo, folha de cobre, SiO 2 e poli(tereftalato de etila) (PET). Foram caracterizados por espectrometria de retroespalhamento Rutherford (composição química), difração de raios X (microestrutura), espectroscopia de absorção de raios X (ordem local), fotoluminescência (estados eletrônicos) e medições Van der Pauw e Hall (resistividade, concentração de portadores de carga e mobilidade). Verificamos que há deficiência de enxofre nos filmes depositados nas pressões mais baixas, o que é explicado pelo efeito de self-sputtering durante a PLD. Há incorporação de oxigênio; ao que tudo indica, ele é proveniente do alvo utilizado na deposição dos filmes. Identificamos a estrutura cristalina hexagonal e estimamos tamanho de cristalito em torno de 30 nm. Nas medidas elétricas foi observado comportamento tipo N e diminuição da resistividade (aumento na concentração de portadores de carga) proporcional à carência de enxofre. O band gap verificado é 2,9 eV (devido ao oxigênio). Resistividade, concentração de portadores de carga e mobilidade situaram-se nos intervalos 10-1-104 Ω cm, 1019-1013 cm-3 e 2-12 cm2 V-1 s-1, respectivamente. O conjunto desses resultados confirma a relevância de defeitos pontuais e oxigênio nas propriedades elétricas de CdS e mostra que é possível, pelo menos em parte, controlar o comportamento elétrico a partir da pressão de deposição empregada em PLD. / Cadmium sul de (CdS) is a II-VI, chalcogenide semicondutor that features a direct band gap of 2,4 eV. It is currently used in optoelectronic devices and solar cells and has been considered for the fabrication of thin lm transistors on exible substrates. Development in this area in particular, the availability of both N- and P-type eld e ect transistors on CdS requires understanding and control of electrical resistivity. In this work thin CdS lms (ca. 100 to 500 nm-thick) were deposited by pulsed laser deposition (PLD) in 20 to 90 mTorr of argon. The lms were deposited on glassy carbon, copper foil, SiO2, and polyethylene terephthalate (PET). They were characterized by Rutherford backscattering spectrometry (chemical composition), x-ray di raction (microstructure), x-ray absorption spectroscoy (local order), photoluminescence (electronic states), and Van der Pauw and Hall measurements (resistivity, carrier concentration, and mobility). We observed excess cadmium in the lms deposited at the lowest pressures, which is explained by the self-sputtering e ect during PLD. There is incorporation of oxygen, presumably from the CdS target. We identi ed only the hexagonal phase of CdS and estimated the crystallite size as ca. 30 nm. Electrical characterization showed N-type behavior and decreasing resistivity (increasing charge carrier concentration) proprtional to the excess of cadmium in the lms. The measured band gap was 2,9 eV (due to the presence of oxygen). Resistivity, charge carrier concentration, and mobility were in the range 10-1-104 cm, 1019-1013 Ω cm-3, and 2-12 cm2 V-1 s-1, respectively. These results con rm the relevance of point defects and oxygen in the electrical properties of CdS and show that it is possible to control electrical response through the deposition pressure in PLD.

O sulfeto de cádmio (CdS) é um semicondutor calcogeneto do tipo II-VI com band gap direto de 2,4 eV. Desperta interesse acadêmico e tecnológico na confecção de dispositivos optoeletrônicos e células solares e vem sendo considerado para a fabricação de transistores de filme fino sobre substratos flexíveis. Para que haja avanços nessa área em especial, a construção de transistores a efeito de campo dos tipos P e N em CdS é preciso compreender e controlar a resistividade desse material. Neste trabalho produzimos filmes finos de CdS com cerca de 100 a 500 nm de espessura utilizando a técnica de ablação a laser pulsado (PLD) em 20 a 90 mTorr de argônio. Os filmes foram depositados sobre carbono vítreo, folha de cobre, SiO 2 e poli(tereftalato de etila) (PET). Foram caracterizados por espectrometria de retroespalhamento Rutherford (composição química), difração de raios X (microestrutura), espectroscopia de absorção de raios X (ordem local), fotoluminescência (estados eletrônicos) e medições Van der Pauw e Hall (resistividade, concentração de portadores de carga e mobilidade). Verificamos que há deficiência de enxofre nos filmes depositados nas pressões mais baixas, o que é explicado pelo efeito de self-sputtering durante a PLD. Há incorporação de oxigênio; ao que tudo indica, ele é proveniente do alvo utilizado na deposição dos filmes. Identificamos a estrutura cristalina hexagonal e estimamos tamanho de cristalito em torno de 30 nm. Nas medidas elétricas foi observado comportamento tipo N e diminuição da resistividade (aumento na concentração de portadores de carga) proporcional à carência de enxofre. O band gap verificado é 2,9 eV (devido ao oxigênio). Resistividade, concentração de portadores de carga e mobilidade situaram-se nos intervalos 10-1-104 Ω cm, 1019-1013 cm-3 e 2-12 cm2 V-1 s-1, respectivamente. O conjunto desses resultados confirma a relevância de defeitos pontuais e oxigênio nas propriedades elétricas de CdS e mostra que é possível, pelo menos em parte, controlar o comportamento elétrico a partir da pressão de deposição empregada em PLD. / Cadmium sul de (CdS) is a II-VI, chalcogenide semicondutor that features a direct band gap of 2,4 eV. It is currently used in optoelectronic devices and solar cells and has been considered for the fabrication of thin lm transistors on exible substrates. Development in this area in particular, the availability of both N- and P-type eld e ect transistors on CdS requires understanding and control of electrical resistivity. In this work thin CdS lms (ca. 100 to 500 nm-thick) were deposited by pulsed laser deposition (PLD) in 20 to 90 mTorr of argon. The lms were deposited on glassy carbon, copper foil, SiO2, and polyethylene terephthalate (PET). They were characterized by Rutherford backscattering spectrometry (chemical composition), x-ray di raction (microstructure), x-ray absorption spectroscoy (local order), photoluminescence (electronic states), and Van der Pauw and Hall measurements (resistivity, carrier concentration, and mobility). We observed excess cadmium in the lms deposited at the lowest pressures, which is explained by the self-sputtering e ect during PLD. There is incorporation of oxygen, presumably from the CdS target. We identi ed only the hexagonal phase of CdS and estimated the crystallite size as ca. 30 nm. Electrical characterization showed N-type behavior and decreasing resistivity (increasing charge carrier concentration) proprtional to the excess of cadmium in the lms. The measured band gap was 2,9 eV (due to the presence of oxygen). Resistivity, charge carrier concentration, and mobility were in the range 10-1-104 cm, 1019-1013 Ω cm-3, and 2-12 cm2 V-1 s-1, respectively. These results con rm the relevance of point defects and oxygen in the electrical properties of CdS and show that it is possible to control electrical response through the deposition pressure in PLD.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Textile dyes and other commercial dyestuffs have become a focus of environmental remediation efforts in the last few years. Considerable attention has been expended recently on the photocatalytic oxidative degradation of colored contaminants in waste water over semiconductor surfaces. In this work, we evaluated the photocatalytic activities of nanocomposites based on cadmium sulfide (CdS) quantum dots anchored on (mercaptopropyl)silica (MPS) monitoring the photodegradation of methylene blue and rhodamine 6G aqueous solutions under sunlight irradiation. Herein, MPS was selected as the stabilizing agent to prepare the CdS and CdS doped with Cu2+ Qdots by the chemical reaction of cadmium acetate and thiourea in dimethylformamide Abstract|viii (DMF) by a rather simple one-step method. The quantum size effect has been monitored by UV visible spectroscopy, which showed a blue shift of about 16 48 nm relative to bulk CdS in the range 442-474 nm. Particle sizes calculated from Brus s model were found to be dependent on the MPS amount. These results evidenced that as-prepared CdS nanocrystals behave as Qdots. Additionally, XRD mensurements and HRTEM images indicated CdS cubic structure for the nanocrystals, which also exhibited an increment in the fluorescence intensity with decreasing particle size. UV absorption spectra for Cu-doped CdS are essentially similar to that of the undoped Qdots, but the luminescence properties are quite different from those of the undoped samples. Moreover, these materials could effectively degrade the organic dyes under sunlight irradiation by pseudo-first-order kinetics. This suggested that the CdS Qdots prepared in this work can be used as the potential photocatalyst to effectively treat the organic pollutants under sunlight irradiation. / Indústrias têxteis produzem elevado volume de efluentes ricos em corantes tóxicos e não-biodegradáveis. A degradação fotocatalítica de poluentes aquosos usando nanocristais semicondutores é uma área emergente na remediação ambiental. Neste trabalho, a atividade fotocatalítica de quantum dots (Qdots) de sulfeto de cádmio (CdS) ancorados em (mercaptopropil)sílica (MPS) foi investigada a partir da degradação dos corantes azul de metileno (AM) e rodamina 6G (R6G). Nanocristais de CdS e CdS dopado com íons Cu2+ foram preparados pela reação química de acetato de cádmio e tiouréia em presença da matriz de sílica organofuncionalizada, por um método bastante simples e de uma única etapa. Pelos espectros eletrônicos, foi possível notar um Resumo|vi deslocamento para o azul com o aumento da quantidade de MPS e band gaps mais largos do que o bulk de CdS. Os diâmetros das nanopartículas, estimados a partir do modelo de Brus, são dependentes da quantidade da matriz. Estes resultados sugerem que as partículas se comportam como Qdots. Fases cúbicas dos nanocristais são estabelecidas de acordo com dados de DRX e HRTEM e os espectros de emissão corroboram a presença de Qdots no material formado. A dopagem do nanocompósito com íons Cu2+ propiciou mudanças na recombinação elétron-buraco das nanopartículas de CdS, o que foi observado pelos espectros de absorção no UV-vis e de emissão. Avaliação temporal no espectro de absorção no UV-vis dos corantes AM e R6G em contato com CdS/MPS e CdS:Cu/MPS durante irradiação com luz solar mostrou uma pronunciada diminuição da intensidade de absorbância e um deslocamento do máximo de absorção para menores comprimentos de onda, em resposta à formação de subprodutos de degradação.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:41:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcos Vinicius Altoe Vescovi.pdf: 1294864 bytes, checksum: 26d7b3972d632b34751fb42f46894eb1 (MD5) Previous issue date: 2013-04-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this study was to evaluate the effects of 30 days exposure to CdCl2 100 mg L-1 on the tissue distribution of this metal and the effect on myocardial contractility. Male Wistar rats were randomly divided in two groups: control and treated. Blood pressure was measured weekly during the exposure. At the end of treatment the animals were anesthetized for hemodynamic assessment and sacrificed for in vitro measurements using the technique of isolated muscles. Tissue samples were sent for determination of cadmium using atomic absorption spectrometry technique. The blood concentration of cadmium in the treated group was attained 40 μg L-1, higher than the biological index allowed by existing laws in the world. The main sites of deposition of the metal were the kidneys and liver. Since first week of exposure, the blood pressure of the treated group was high and remained increased until the end of the treatment. Hemodynamic evaluation showed an increase in systolic blood pressure (Control: 114 ± 5 vs Treated: 127 ± 3 mmHg), diastolic blood pressure (Control: 63 ± 2 vs Treated: 81 ± 4 mmHg), left ventricular (Control: 127 ± 2 vs Treated: 140 ± 4 mmHg) and heart rate (control: 333 ± 8 vs. Treaty: 377 ± 7 mmHg) and a reduction in end-diastolic pressure of the right ventricle (Control: 6.4 ± 0.8 vs Treated : 4.1 ± 0.3 mmHg). In vitro, treatment with cadmium did not change the inotropic state (contractile force). The direct exposure of the metal on isolated muscles showed a reduction in contractile force development at concentrations above 5 μmol L-1 of CdCl2. These results demonstrate that cadmium is a metal with great potential for developing of hypertension / O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da exposição por 30 dias a CdCl2 100 mg L-1 sobre a distribuição tecidual deste metal e a consequência sobre a contratilidade miocárdica. Foram utilizados ratos Wistar separados aleatoriamente em dois grupos: controle e tratado. A pressão arterial foi mensurada semanalmente no decorrer da exposição. Ao final do tratamento os animais foram anestesiados para avaliação hemodinâmica e sacrificados para avaliação, in vitro, através da técnica de músculos isolados. As amostras teciduais e cardíacas foram encaminhadas para determinação do teor de cádmio através da técnica de Espectrometria de Absorção Atômica. A concentração sanguínea de cádmio no grupo tratado foi de, aproximadamente, 40 μg L-1, valor acima do índice biológico permitido por leis mundiais vigentes. Os principais sítios de deposição do metal foram os rins e o fígado. Desde a primeira semana de exposição, a pressão arterial do grupo tratado mostrou-se elevada e assim permaneceu ao longo das semanas seguintes. A avaliação hemodinâmica evidenciou o aumento da pressão arterial sistólica (Controle: 114 ± 5 vs Tratado: 127 ± 3 mmHg), da diastólica (Controle: 63 ± 2 vs Tratado: 81 ± 4 mmHg), da ventricular esquerda (Controle: 127 ± 2 vs Tradado: 140 ± 4 mmHg) e da frequência cardíaca (Controle: 333 ± 8 vs Tratado: 377 ± 7 mmHg) e, uma redução da pressão diastólica final do ventrículo direito (Controle: 6,4 ± 0,8 vs Tratado: 4,1 ± 0,3 mmHg). In vitro, o tratamento com cádmio não alterou o estado inotrópico (força contrátil). A exposição direta de músculos isolados ao metal demonstrou uma redução no desenvolvimento de força contrátil em concentrações superiores a 5 μmol L-1 de CdCl2. Esses resultados demonstram que o cádmio é um metal com potencial para desenvolvimento de hipertensão arterial

The release of various organic and inorganic pollutants into the environment has been considered a major global problem since it has effects on human health and other forms of life. Among the various methods for treating this problem, heterogeneous photocatalysis using semiconductor nanoparticles has been considered one of the most promising. In this work, nanoparticles of cadmium sulfide anchored onto different diatomite species were synthesized using a fast and simple method. Through the UV/visible spectra, variations in the absorption maxima and spectral shifts to hight wavelengthts were observed with the increase of the reaction time, whereas the XRD data showed the formation of the hexagonal phase for the nanoparticles of cadmium sulfide, while the morphological analyzes showed nanoparticles with an approximately spherical shape. Also, the degradation of the methylene blue dye, ciprofloxacin and the reduction of Cr(VI) to Cr(III) ion reduction were studied via photocatalysis. For the dye degradation tests, studies were carried out under UVA and solar irradiation. It was observed that the photocatalysis process was more effective during irradiation with sunlight. For the photocatalytic tests with chromium and ciprofloxacin, it was noticed that the photocatalysis is much more efficient when compared to the adsorption and photolysis processes, showing a reduction rate around 86% for Cr(VI) to Cr(III), after 210 min of solar irradiation, and a pseudo-first order kinetics, whereas the degradation of ciprofloxacin reached approximately 90% after 180 min of exposure with a secondorder kinetic model. / A presença de diversos poluentes orgânicos e inorgânicos que são lançados diretamente no meio ambiente, tem sido considerada um grande problema mundial, uma vez que traz efeitos à saúde dos seres humanos e a outras formas de vida. Dentre os diversos métodos de tratamento empregados, a fotocatálise heterogênea utilizando nanopartículas semicondutoras tem sido considerada uma das mais promissoras. Neste trabalho, nanopartículas de sulfeto de cádmio ancoradas em diferentes espécies de diatomitas foram sintetizadas com diferentes tempos de síntese, por meio de um método rápido e simples. Através dos espectros no UV/visível, notaram-se variações nos máximos de absorção e descolamentos para maiores comprimentos de onda com o aumento do tempo de reação, já os dados de DRX evidenciaram a formação da fase hexagonal para as nanopartículas de sulfeto de cádmio, enquanto que as análises morfológicas apresentaram nanopartículas de forma aproximadamente esféricas. Adicionalmente, estudos de fotocatálise foram realizados na degradação do corante azul de metileno, do antibiótico ciprofloxacina e na redução dos íons Cr(VI) a Cr(III). Para os testes de degradação do corante foram realizados estudos sob irradiação UVA e solar. Foi observado que o processo de fotocatálise foi mais efetivo durante a irradiação com a luz solar. Já para os testes fotocatalíticos com o Cr(VI) e o ciprofloxacina, notou-se que a fotocatálise é muito mais eficaz quando comparada aos processos de adsorção e fotólise, apresentando uma redução do Cr(VI) a Cr(III) em torno de 86%, após 210 min de irradiação solar,e uma cinética de pseudo-primeira ordem, enquanto que a degradação do ciprofloxacina atingiu aproximadamente 90% após 180 min de exposição solar, apresentando um modelo cinético de segunda ordem. / São Cristóvão, SE

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The challenge of nanotechnology, the science that studies the phenomena as well as the manipulation of materials at nanoscale (1-100 nm) is the control of composition, shape and size of nanoparticles, parameters that influence the physical, chemical, optical and electronic properties. In this context, the so-called quantum dots (QDs) are semiconductor nanoparticles which have attracted considerable attention due to their heavily size-dependent optical and electronic properties. Cadmium sulfide (CdS) QDs exhibit important photoluminescent properties, allowing applications in optoelectronic systems, photocatalysis, photodegradation of pollutants in the water medium etc. In this work, we present the results of the synthesis and characterization of CdS nanocrystals, in the absence and in the presence of doping Mn (II) ions, supported on Montmorillonite thiolated (MT) as well as their application as photocatalysts. The materials were characterized by UV-Vis absorption spectroscopy, X-ray diffractometry, photoluminescence spectroscopy and High-Resolution transmission electron microscopy. The effects of nanoparticle size, evaluated first by UV-visible spectroscopy, showed that the absorption maximum changed from 470 to 460 nm for different proportions of the support relative to CdS precursors. The XRD patterns showed three peaks of CdS nanocrystals related to the cubic phase of CdS. The photoluminescence spectra have shown emission bands around 470, 476, 484 and 495 viii nm, attributed to direct recombination of electron-hole pairs, and the presence of a shoulder around 578 nm, attributed to radiative recombination in trap levels from surface deffects. HRTEM images for the sample of CdS/MT 200 mg suggest the presence of monocrystalline CdS nanocrystals with approximately 4.8 nm which assemble together forming polycrystalline aggregates with a size from about 45 nm intercalated into clay layers. The photocatalytic activity of CdS/MT and CdS:Mn / MT was studied by Rhodamine 6G (R6G) photodegradation under sunlight irradiation. The results have shown a decrease in the intensity of the bands in addition to a shift from 526 to 505 nm in the absorption maximum with increasing time. According to the results of photocatalysis after 80min practically all the dye had been degraded, on the other hand, for the adsorption test, after the first 20 minutes there were no significant changes in the dye concentration. The rate of decolorization of dye showed that after 80 min the QDs have an effective induction in the degradation of R6G and the photocatalytic decolorization of R6G can be described by a pseudo first order kinetic model. / O desafio da nanotecnologia, ciência que estuda os fenômenos e manipulação de materiais em escala nanométrica (1-100 nm), é o controle de composição, forma e tamanho de nanomateriais, parâmetros que influenciam as propriedades físicas, químicas, óticas e eletrônicas. Dentro desse contexto, os quantum dots (QDs) são nanopartículas semicondutoras que têm atraído uma atenção considerável devido as suas propriedades ópticas e eletrônicas, que são fortemente dependente da sua dimensão. Os QDs de sulfeto de cádmio (CdS) apresentam importantes propriedades de fotoluminescência, que possibilitam aplicações em sistemas optoeletrônicos, nanosemicondutores, fotocatálise, fotodegradação de poluentes na água etc. Neste trabalho, apresentamos os resultados da síntese, caracterização e aplicação em fotocatálise e adsorção dos nanocristais de CdS, na presença e na ausência de dopagem com íons Mn (II), suportados em Montmorilonita Tiolada (MT). Os materiais obtidos vi foram caracterizados por Espectroscopia de Absorção no UV-vis, Difração de Raios-X, Fotoluminescência e Microscopia Eletrônica de Transmissão de Alta Resolução. Os efeitos do tamanho das nanopartículas foram estudas por espectroscopia de UV-visível que mostraram uma absorção máxima em 470 e 460 nm para diferentes proporções da MT. Os difratogramas indicaram três picos relacionados às nanopartículas do CdS que corresponde a fase cúbica do CdS, o que foi corroborado com os dados de HRTEM. Os espectros de fotoluminescência mostram bandas de emissão em torno de 470, 476, 484 e 495 nm atribuídas à recombinação direta dos pares elétron-buraco, e a presença de um ombro em torno de 578 nm, atribuída a recombinação radiativa em níveis de armadilhas provenientes de imperfeições do material. As imagens de HRTEM para a amostra de CdS/MT 200 mg sugerem a presença de nanocristais de CdS monocristalinos, com diâmetro de aproximadamente 4,8 nm, agregados na forma de partículas policristalinas com um tamanho aproximadamente entre 45 nm intercalados nas lamelas da argila. A atividade fotocatalítica do CdS/MT e do CdS:Mn/MT foi estudada através da fotodegradação da Rodamina 6G (R6G) sob irradiação solar.Os resultados evidenciaram uma diminuição da intensidade das bandas e um deslocamento de 526 para 505 nm do máximo de absorção com o aumento do tempo, indicando a formação de intermediários de degradação. De acordo com os resultados de fotocatálise, após 80min de reação praticamente, praticamente todo o corante havia sido degradado, enquanto que para o ensaio de adsorção após os 20 primeiros minutos não houve mudanças significativas na concentração do corante nas amostras. A taxa de descolorização do corante mostrou que, depois de 80 min, os QDs tiveram uma efetiva indução na degradação da R6G e que a descoloração fotocatalítica da R6G pode ser descrita por um modelo cinético de pseudo primeira ordem.