Made available in DSpace on 2014-12-17T14:33:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LeideAPS_DISSERT.pdf: 986741 bytes, checksum: e18d4b42b9411720a51bd3f7786fa126 (MD5) Previous issue date: 2012-09-25 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Cyanobacterial blooms are common in eutrophic reservoirs in Brazilian northeastern semi-arid. Given this reality, the present study aimed to analyze the effect of potentially toxic cyanobacterial blooms in Gargalheiras reservoir (semi-arid) on the cladocerans Ceriodaphnia dubia and Daphnia gessneri. In vitro chronic bioassays were performed with reservoir water dilutions from August/2011 to May/2012 and the following effects were evaluated on: intrinsic rate of population growth (r), reproductive parameters (age of first reproduction and fecundity per capita) and cladocerans movements. Phytoplankton was dominated by Cylindrospermopsis raciborskii and Planktothrix agardhii and saxitoxin and microcystin were detected in reservoir water. In most months C. dubia showed differences in r between control (absence of cyanobacteria) and treatments, and has shown negative effects on reproductive parameters. In all months paralysis of swimming movements was observed in C. dubia when both C. raciborskii and saxitoxin (cyanotoxin neurotoxic) were present in water. While C. dubia was sensitive to the reservoir water containing cyanobacteria, D. gessneri showed less intense negative effects in r and reproductive parameters. Furthermore, D. gessneri showed no paralysis of swimming movements. These results support the hypothesis in the literature that D. gessneri is resistant to the Cylindrospermopsis effects. The clone‟s life history may be a key to understand the results. The C. dubia clone, isolated from eutrophicated environment, is in the lab for ten years and it is an exotic species in Brazil. D. gessneri is a common species in the country and this clone was isolated from the Gargalheiras reservoir (where there are constant blooms of potentially toxic cyanobacteria) a year ago. Perhaps the recent contact with cyanobacteria explain the higher resistance presented by this D. gessneri clone. In conclusion, the cladocerans studied have different levels of sensitivity to cyanobacteria, characterizing species-specific responses / Flora??es de cianobact?ras s?o frequentes em reservat?rios eutr?ficos do semi-?rido do nordeste brasileiro. Diante dessa realidade o presente trabalho objetivou analisar o efeito de flora??es de cianobact?rias potencialmente t?xicas do reservat?rio Gargalheiras (semi-?rido brasileiro) sobre os clad?ceros Ceriodaphnia dubia e Daphnia gessneri. Foram realizados ensaios cr?nicos in vitro com dilui??es de ?gua do reservat?rio de agosto/2011 a maio/2012 e foram avaliados efeitos sobre: taxa intr?nseca de crescimento populacional (r), par?metros reprodutivos (idade da primeira reprodu??o e fecundidade per capita) e movimenta??o dos clad?ceros. O fitopl?ncton foi dominado por Cylindrospermopsis raciborskii e Planktothrix agardhii e houve detec??o de saxitoxina e microcistina na ?gua do reservat?rio. Na maioria dos meses C. dubia apresentou diferen?a em r entre controle (aus?ncia de cianobact?rias) e tratamentos, al?m de ter apresentado efeitos negativos nos par?metros reprodutivos. Observou-se ainda um efeito de paralisia dos movimentos natat?rios de C. dubia em todos os meses, concomitante ? presen?a de C. raciborskii e saxitoxina (cianotoxina neurot?xica) na ?gua. Enquanto C. dubia apresentou-se sens?vel ? ?gua do reservat?rio contendo cianobact?rias, D. gessneri apresentou efeitos negativos menos intensos em r e nos par?metros reprodutivos. Al?m disso, esta esp?cie n?o teve os movimentos paralisados. Esses resultados apoiam a hip?tese levantada na literatura de que D. gessneri apresenta resist?ncia aos efeitos da Cylindrospermopsis. A hist?ria de vida dos clones pode ser uma chave para compreens?o dos resultados. O clone de C. dubia, isolado de ambiente eutrofizado, est? em laborat?rio h? dez anos e essa ? uma esp?cie ex?tica no Brasil. D. gessneri ? uma esp?cie comum no pa?s e este clone foi isolado h? um ano do reservat?rio Gargalheiras, onde h? constantes flora??es de cianobact?rias potencialmente t?xicas. A hip?tese mais prov?vel ? que o contato recente deste clone de D. gessneri com cianobact?rias tenha lhe conferido maior resist?ncia. Conclui-se que os clad?ceros estudados apresentam diferentes n?veis de sensibilidade ?s cianobact?rias, caracterizando respostas esp?cie-espec?ficas

Florações de cianobactérias são facilmente encontradas, devido ao crescente aporte de nutrientes nos corpos de águas naturais e artificiais, ocasionado pelos acelerados processos de eutrofização frutos da ocupação urbana e rural sem a observação de critérios mínimos. Microcystis aeruginosa é uma espécie de cianobactéria potencialmente produtora de cianotoxinas, comumente associada a casos de intoxicação em escala mundial. Novas tecnologias para o tratamento de água têm sido implementadas para cumprimento dos padrões de potabilidade exigidos pela legislação. O presente trabalho buscou analisar a produção científica mundial relacionada ao tratamento de água com presença de M.aeruginosa e MCLR, buscando identificar o estado da arte, além de embasar a discussão dos métodos propostos. O presente estudo está dividido em três artigos, no primeiro realizou-se uma análise bibliométrica das pesquisas mundiais relacionadas à cianobactérias, cianotoxinas e o tratamento de água, a partir da base de dados Scopus. No segundo artigo buscou-se avaliar a aplicabilidade dos AOPs UV-C e UV-C/H2O2 na degradação de Microcystis aeruginosa BB005 e MC-LR, e a análise dos efeitos da adição de nanopartículas de Ag, com base em um produto comercial composto por peróxido de hidrogênio (H2O2) e nanopartículas de prata (NAg). No terceiro artigo buscou-se avaliar a qualidade da água produzida a partir de ensaios de toxicidade aguda com Daphnia magna. Os resultados indicam que a fotólise e o processo UV-C/H2O2 apresentaram resultados satisfatórios, sendo uma alternativa eficiente. Porém, os resultados dos ensaios de ecotoxicidade inferem que estes tratamentos utilizados com a finalidade de degradar M. aeruginosa e MC-LR, possuem potencial de geração de subprodutos de degradação tóxicos: os ensaios com D. magna demonstraram toxicidade mesmo quando a água submetida a fotólise foi diluída quatro vezes. Com relação ao processo UV-C/H2O2 (sem e com adição de NAg), a amostra foi tóxica quando não diluída. Já quando empregada as NAg combinadas a radiação UV-C, esta apresentou toxicidade extremamente alta, afetando a mobilidade de todos os organismos teste em todas as diluições (até 16 x). / Cyanobacterial blooms are easily found, due to the increasing nutrient supply in natural and artificial bodies of water, caused by the accelerated processes of eutrophication, fruits of urban and rural occupation without observing minimum criteria. Microcystis aeruginosa is a specie of cyanobacteria that are potentially cyanotoxin-producing, commonly associated with cases of worldwide intoxication. New technologies for water treatment have been implemented to meet the standards of potability required by legislation. The present study looked for analyze the world scientific production related to the treatment of water with presence of M. aeruginosa and MC-LR, seeking to identify the state of the art, besides supporting the discussion of the proposed methods. The present study is divided into three articles, the first one was a bibliometric analysis of the world-wide research related to cyanobacteria, cyanotoxins and water treatment, from the Scopus database. In the second article evaluated the aplicability of UV-C e UV-C/H2O2 AOPs on degradation of Microcystis aeruginosa BB005 and MC-LR, and the analysis of effects Ag nanoparticles addition, based on a commercial product composed of hydrogen peroxide (H2O2) and silver nanoparticles (NAg). In the trird article evaluated the water quality produced, from acute toxicity tests with Daphnia magna. The results indicate that photolysis and the UV-C/H2O2 process presents satisfactory results, being an efficient alternative. However, the results of the ecotoxicity assays infer that these treatments used for the purpose of degrading M. aeruginosa and MCLR, have potential to generate toxic degradation byproducts: the D. magna assays demonstrated toxicity even when the water submitted to photolysis was diluted four times. Regarding the UV-C/H2O2 process (without and with NAg addition), the sample was toxic when undiluted. When NAg was used in combination with UV-C radiation, it showed extremely high toxicity, affecting the mobility of all test organisms at all dilutions (until 16x).

Florações de cianobactérias são facilmente encontradas, devido ao crescente aporte de nutrientes nos corpos de águas naturais e artificiais, ocasionado pelos acelerados processos de eutrofização frutos da ocupação urbana e rural sem a observação de critérios mínimos. Microcystis aeruginosa é uma espécie de cianobactéria potencialmente produtora de cianotoxinas, comumente associada a casos de intoxicação em escala mundial. Novas tecnologias para o tratamento de água têm sido implementadas para cumprimento dos padrões de potabilidade exigidos pela legislação. O presente trabalho buscou analisar a produção científica mundial relacionada ao tratamento de água com presença de M.aeruginosa e MCLR, buscando identificar o estado da arte, além de embasar a discussão dos métodos propostos. O presente estudo está dividido em três artigos, no primeiro realizou-se uma análise bibliométrica das pesquisas mundiais relacionadas à cianobactérias, cianotoxinas e o tratamento de água, a partir da base de dados Scopus. No segundo artigo buscou-se avaliar a aplicabilidade dos AOPs UV-C e UV-C/H2O2 na degradação de Microcystis aeruginosa BB005 e MC-LR, e a análise dos efeitos da adição de nanopartículas de Ag, com base em um produto comercial composto por peróxido de hidrogênio (H2O2) e nanopartículas de prata (NAg). No terceiro artigo buscou-se avaliar a qualidade da água produzida a partir de ensaios de toxicidade aguda com Daphnia magna. Os resultados indicam que a fotólise e o processo UV-C/H2O2 apresentaram resultados satisfatórios, sendo uma alternativa eficiente. Porém, os resultados dos ensaios de ecotoxicidade inferem que estes tratamentos utilizados com a finalidade de degradar M. aeruginosa e MC-LR, possuem potencial de geração de subprodutos de degradação tóxicos: os ensaios com D. magna demonstraram toxicidade mesmo quando a água submetida a fotólise foi diluída quatro vezes. Com relação ao processo UV-C/H2O2 (sem e com adição de NAg), a amostra foi tóxica quando não diluída. Já quando empregada as NAg combinadas a radiação UV-C, esta apresentou toxicidade extremamente alta, afetando a mobilidade de todos os organismos teste em todas as diluições (até 16 x). / Cyanobacterial blooms are easily found, due to the increasing nutrient supply in natural and artificial bodies of water, caused by the accelerated processes of eutrophication, fruits of urban and rural occupation without observing minimum criteria. Microcystis aeruginosa is a specie of cyanobacteria that are potentially cyanotoxin-producing, commonly associated with cases of worldwide intoxication. New technologies for water treatment have been implemented to meet the standards of potability required by legislation. The present study looked for analyze the world scientific production related to the treatment of water with presence of M. aeruginosa and MC-LR, seeking to identify the state of the art, besides supporting the discussion of the proposed methods. The present study is divided into three articles, the first one was a bibliometric analysis of the world-wide research related to cyanobacteria, cyanotoxins and water treatment, from the Scopus database. In the second article evaluated the aplicability of UV-C e UV-C/H2O2 AOPs on degradation of Microcystis aeruginosa BB005 and MC-LR, and the analysis of effects Ag nanoparticles addition, based on a commercial product composed of hydrogen peroxide (H2O2) and silver nanoparticles (NAg). In the trird article evaluated the water quality produced, from acute toxicity tests with Daphnia magna. The results indicate that photolysis and the UV-C/H2O2 process presents satisfactory results, being an efficient alternative. However, the results of the ecotoxicity assays infer that these treatments used for the purpose of degrading M. aeruginosa and MCLR, have potential to generate toxic degradation byproducts: the D. magna assays demonstrated toxicity even when the water submitted to photolysis was diluted four times. Regarding the UV-C/H2O2 process (without and with NAg addition), the sample was toxic when undiluted. When NAg was used in combination with UV-C radiation, it showed extremely high toxicity, affecting the mobility of all test organisms at all dilutions (until 16x).

Uma das principais preocupações em relação à crescente ocorrência de cianobactérias em sistemas aquáticos está relacionada à capacidade de algumas espécies em produzir e liberar toxinas, entre elas as microcistinas, que podem afetar a saúde humana. O processo convencional de tratamento de água é muitas vezes insuficiente para remover a toxina dissolvida na água. Entre as tecnologias que podem ser utilizadas para removê-la, estão os filtros de carvão ativado granular (CAG). Essa pesquisa se dedicou ao aprofundamento do conhecimento sobre o desempenho de colunas de CAG quando operadas para remover microcistina de águas de abastecimento. A água de estudo foi composta por água de poço artesiano contaminada por extrato de microcistina (MC), produzindo soluções com concentrações iniciais de MC-LR que variaram entre 14 µg/L e 92 µg/L. Em ensaios de adsorção em colunas de leito fixo, sob regime contínuo, foram avaliados três tipos de CAG, de origens diferentes, sendo um vegetal (CAG-Ccoco) e dois minerais (CAG-Hulha e CAG-Linhito). A partir das curvas de ruptura dos ensaios, foram avaliadas as remoções de microcistina e a capacidade de adsorção desse poluente pelos carvões ativados. Ao ajustar modelos matemáticos (Bohart-Adams, Thomas e Yoon-Nelson) às curvas de ruptura, foi possível obter informações sobre a capacidade de adsorção dos carvões. Os resultados mostraram que o CAG-Linhito possui melhor capacidade de adsorção (164 µg/g), seguido pelo CAG-Ccoco (79 µg/g) e, por último, GAG-Hulha (62 µg/g). A maior capacidade de adsorção de microcistina do CAG-Linhito foi atribuída ao maior volume de mesoporos (0,53 cm³/g) presente em sua estrutura (CAG-Ccoco = 0,05 cm³/g e CAG-Hulha = 0,06 cm³/g). A adsorção de microcistina por colunas de CAG se mostrou eficiente para remoção do poluente do meio líquido, em especial com a utilização do CAG-Linhito. / One of the main concerns about the increasing occurrence of cyanobacteria in aquatic systems is related to the ability of some species to produce and release toxins, including microcystins, which may affect human health. The conventional water treatment process is often insufficient to remove the toxin dissolved in the water. Among the technologies that can be used to remove microcystins are granular activated carbon (GAC) filters. This research focused on knowledge enhancement about the performance of GAC columns when operated to remove microcystin from supply water. The study water was composed of artesian well water contaminated by microcystin (MC) extract, producing solutions with initial concentrations of MC-LR that varied between 14 µg / L and 92 µg / L. In adsorption tests on fixed bed columns, under continuos regime, three types of GAC were evaluated, from different sources, being one vegetal (GAC-Ccoco) and two minerals (GAC-Hulha and GAC-Linhito). From the breakthrough curves, the microcystin removals and the adsorption capacity of this pollutant by activated carbons were evaluated. By adjusting mathematical models (Bohart-Adams, Thomas and Yoon-Nelson) to the breakthrough curves, it was possible to obtain information about the adsorption capacity of the GAC. The results showed that GAC-Linhito had better adsorption capacity (164 µg/g), followed by GAC-Ccoco (79 µg/g) and, finally, GAC-Hulha (62 µg/g). The highest adsorption capacity of GAC-Linhito was attributed to the higher volume of mesopores (0.53 cm³/g) present in its structure (GAC-Ccoco = 0.05 cm³/g GAC-Coal = 0.06 cm³/g). The adsorption of microcystin by GAC columns proved to be efficient for removal of the pollutant from the liquid medium, especially with the use of GAC-Linhito.

CAPES; CNPq / Considerada como o maior complexo hídrico do Paraná, a Bacia do Iguaçu tem importância estratégica, principalmente no que se refere à característica do rio – por sua extensão e potencial hidrelétrico altamente explorado – com a formação de cinco reservatórios para gerar mais de 6.000 MW de energia. Em detrimento de sua importância estratégica, o represamento em cascada do Rio Iguaçu faz com que suas características hidráulicas sejam modificadas, podendo gerar passivos ambientais, como a incidência de florações de cianobactérias nos reservatórios, podendo apresentar potencial tóxico. São poucos estudos que contemplem a bacia do Iguaçu como um todo, avaliando o rio e os reservatórios formadores desse importante complexo hidrográfico. Pautado nesse entendimento, este estudo tem como objetivo avaliar a relação entre a qualidade da água na Bacia do Rio Iguaçu e a influência na ocorrência e concentração da cianotoxina microcistina-LR nos seus reservatórios. Com esta finalidade, foram realizadas três coletas de amostras de água no Rio Iguaçu da sua nascente na Região Metropolitana de Curitiba até sua foz, em Foz do Iguaçu. Também foram realizadas amostragens em quatro dos cinco reservatórios grandes reservatórios da Bacia: Foz do Areia, Segredo, Salto Santiago e Salto Caxias e avaliado variáveis físicas e químicas, teor e fonte de matéria orgânica e a contaminação nos reservatórios pela cianotoxina microcistina-LR na água. A avaliação dos resultados obtidos possibilitou a observação das principais influências no Rio Iguaçu, tais como atividade antrópica na Região Metropolitana de Curitiba, sazonalidade, e a influencia da mudança hidráulica promovida pelos reservatórios. Nos reservatórios estudados, as principais variáveis estão relacionadas com a sazonalidade, tempo de retenção hidráulico, nutrientes e produtividade primária. A Microcistina-LR foi detectada nos reservatórios de Foz do Areia, Segredo e Salto Santiago, este ultimo com a maior concentração de toxina intracelular obtida no centro da região lacustre, com concentração de 18,62 μg por litro filtrado e Foz do Areia, com 65,5 μg por litro filtrado em um ponto de margem com alta concentração de clorofila-a. As analises estatísticas permitiram a compreensão das variáveis possivelmente responsáveis pelo aumento da biomassa fitoplantônica, porém, não foi possível obter relações significativas que pudessem explicar a produção da microcistina intracelular. Diante dos resultados observados, fazem-se necessárias políticas de maior controle ambiental, visando à melhoria no tratamento de efluentes e uso e ocupação do solo em toda a extensão da bacia hidrográfica, porém, mais urgentemente na região do Alto Iguaçu. / Considered the largest hydric complex in Paraná, the basin Iguaçu has strategic importance, especially regarding the characteristics of the river, by its great extension and the highly exploited hydropower, forming five reservoirs that generate more than 6.000 MW energy. In detriment of its strategic significance, the damming of the Iguassu River modifies the hydraulic characteristics, which may cause some environmental damage, as the incidence of cyanobacterial blooms in reservoirs may submit toxic potential. Are few studies that consider the Iguaçu basin as a whole, evaluating the river and reservoirs forming this important hydrographic complex. Guided by this understanding, this study aims to evaluate the relationship between water quality in the Rio Iguaçu basin and the influence on the occurrence and concentration of microcystin-LR in its reservoirs. For this purpose, three collections of sampling were performed in Iguazu River from its source in the Metropolitan Region of Curitiba to its mouth in Foz do Iguaçu. Samples in four of the five major reservoirs Basin reservoirs were also performed: Foz do Areia, Segredo, Salto and Salto Caxias Santiago and evaluated physical and chemical variables, content and source of organic matter in reservoirs and contamination by microcystin-LR cyanotoxin. Furthermore, in the reservoirs was evaluated the possibility of contamination by cyanotoxin microcystin-LR. The results evaluation enabled the observation of the main influences on the Iguaçu River, such as anthropogenic influences in Curitiba Metropolitan Region, seasonality, and the influence of change promoted by the hydraulic reservoirs. In the studied reservoirs, the main variables are related to hydraulic seasonal retention time, nutrients and primary productivity. The microcystin- LR was detected in the reservoirs of Foz do Areia, Segredo and Salto Santiago, the latter with the highest concentration of intracellular toxin in the center of the lake region, with a concentration of 18.62μg per liter filtered and Foz do Areia, 65μg, on a point margin with a high concentration of chlorophyll-a. The statistical analysis allowed to understand the variables as possibly responsible for increasing phytoplankton biomass, however, it was not possible to obtain significant relations which could explain the production of intracellular microcystin. Front of the observed outcomes, this study points to the need of policies to increase environmental control, aiming to improve in wastewater treatment and the ground use and occupation all along the basin, but more urgently in the Alto Iguaçu.