Orientador: Maria Luiza Cotrim Sartor de Oliveira / Coorientador: Mirielen Garcia Nascimento e Pontes / Banca: Maria Lucia Zaidan Dagli / Banca: Daniela Carvalho dos Santos / Resumo: Não disponivel / Abstract: Diuron is a substituted urea herbicide, carcinogenic to the rat urinary bladder at high dietary levels (2500 ppm). Different scanning electron microscopy (SEM) processing methods resulted in differing observations of early urothelial changes induced by exposure to this herbicide. This study evaluated the influence of SEM processing methods on the detection of urothelial alterations induced by diuron. Male Wistar rats were divided into 3 groups: control (basal diet), 7.1% Sodium Saccharin (NaS) (positive control) and 2500 ppm diuron, and fed for 7 days or 15 weeks. Urinary bladders were fixed with Bouin's or glutaraldehyde fixative and processed by critical point drying (CPD) or by hexamethyldisilazane (HMDS) for comparison of the cytotoxic and proliferative changes induced by diuron in the urothelium. Histological and cell proliferation evaluations were also performed. After seven days, no differences in the incidence of histological urothelial lesions or labeling indices were detected among the groups; however, the incidence of urothelial lesions after 15 weeks was significantly increased in the animals fed diuron or NaS. After seven days or 15 weeks, the severity of urothelial alterations was significantly higher in animals fed with diuron. Both fixative and drying methods allowed for the identification of prenecrotic swollen superficial cells in the urothelium after seven days exposure to 2500 ppm diuron. Our results confirmed that the presence of prenecrotic swollen cells in the urothelium is an early key event due to diuron cytotoxicity and is not an artifact related to the processing methods used / Mestre

Resumo: Para o setor industrial, o isolamento e identificação de microrganismos com habilidade em produzir biocatalisadores é de grande importância para a apresentação de novas fontes de enzimas ao mercado. O isolamento é uma das ferramentas mais utilizadas na seleção de microrganismos, proporcionando o levantamento de espécies capazes de metabolizar compostos químicos potencialmente tóxicos, sendo essenciais na biorremediação, pois atuam como medida mitigadora para os problemas decorrentes do uso irracional de agrotóxicos. Neste trabalho, foram isoladas 75 linhagens fúngicas de solo de plantação de cana de açúcar, por diferentes fontes de carbono, em diferentes épocas do cultivo e em duas áreas de coleta - solo com e sem a queima da palha - para o estudo do potencial de produção enzimática e de degradação do herbicida diuron. Dentre os isolados, encontrou-se 10 gêneros diferentes, sendo a maioria referente ao gênero Trichoderma (40%), seguido de Fusarium (15%), Cunninghamella (13%) e Aspergillus (12%). Da quantidade total de fungos isolados, 56% foram oriundos do solo de queimada e 44% do solo sem queima. Os gêneros Aspergillus, Cunninghamella, Fusarium e Trichoderma foram os gêneros encontrados em todos os meios de isolamento, como também os mais constantes, sendo os dois últimos, os únicos a serem encontrados em todas as coletas. Os isolados foram submetidos à fermentação do estado sólido, contendo bagaço de cana e farelo de trigo como substratos, para estudo da produção de xilanase, CMCase e lacase. A atividade das enzimas pelos isolados fermentados foi bastante variada, com produção de xilanase atingindo valores máximos de 64,0 U/mL (Aspergillus) e 63,7 U/mL (Aspergillus), a produção de CMCase foi de 5,5 U/mL (Fusarium) e 4,2 U/mL (Aspergillus) e lacase de 0,50 U/mL (Verticillium) e 0,27 U/mL (Fusarium). Dos 74 isolados, 23 foram... (resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The isolation and identification of microorganisms with ability to produce biocatalysts is a great method for the presentation of new sources of enzymes to the industry. Isolation is one of the most used tools in the selection of microorganisms, providing a survey of species able to metabolize potentially toxic chemical compounds In this study, 75 fungal strains were isolated from soil of plant sugar cane from different carbon sources, at different times of cultivation and collecting in two areas - soil with and without straw burning - to study the enzyme activity and degradation of the herbicide diuron. Among the isolates, were found 10 different genres, mostly related to the genus Trichoderma (40%), followed by Fusarium (15%), Cunninghamella (13%) and Aspergillus (12%). Of the total isolates, 56% came from the soil of burned and 44% of the ground without burning. The genera Aspergillus, Cunninghamella, Fusarium and Trichoderma were the genera found in all media of isolation, and the last two were the only ones to be found in all samples. The isolates were subjected to solid-state fermentation, containing sugar cane bagasse and wheat bran as substrates to study the production of xylanase, CMCase and laccase. The activity of enzymes by the fungus fermentation was quite varied, with xylanase production reached maximum values of 64.0 U/mL (Aspergillus) and 63.7 U/mL (Aspergillus), the production of CMCase was 5.5 U/mL (Fusarium) and 4.2 U/mL (Aspergillus) and laccase from 0.50 U/mL (Verticillium) and 0.27 U/mL (Fusarium). Of the 74 isolates, 23 were selected for verification of the potential degradation of the herbicide diuron. All selected microorganisms showed higher degradation of the herbicide in question, and the genus Aspergillus had the most promising degradation (47.7% for peak product and 67.1 per concentration) in the period studied / Orientador: Eleni Gomes / Coorientador: André Rodrigues / Banca: Eliana Gertrudes Macedo Lemos / Banca: Eduardo Alves de Almeida / Mestre

Orientadores: Telma Teixeira Franco, Lucia Regina Durrant / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T21:02:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tomaz_RoseMarryAraujoGondim_D.pdf: 4644251 bytes, checksum: 70dfbe58b4071cd1f724a85ce480e652 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Inicialmente, foi desenvolvido experimento em casa-de-vegetação com dois tipos de solo, arenoso e argiloso, com o objetivo de avaliar o efeito dos herbicidas diuron e pyrithiobacsodium-sodium na microbiota do solo. Doses de diuron e pyrithiobac-sodium de O, 1, 2, 4 e 8 vezes a dose recomendada para o campo foram aplicadas sobre plantas de algodão, cv IAC 23. Amostras de solos foram coletadas periodicamente para levantamento das populações de fungos, bactérias e actinomicetos, determinação do pH e seleção de fungos no solo com a mais alta dose dos herbicidas. Houve diferença entre a biota dos solos para ambos os herbicidas. A população de fungos e bactérias diminuiu com o acréscimo das doses aplicadas a de actinomicetos aumentou para o solo argiloso e reduziu para o arenoso quando se utilizou o diuron. Para o pyrithiobac-sodium ocorreu aumento da população de fungos, redução do número de bactérias e, em relação aos actinomicetos, a população diminuiu no solo arenoso com o aumento das doses. No solo argiloso, apenas na dose recomendada apresentou crescimento de actinomicetos, havendo redução com as demais doses. Os 106 fungos isolados foram utilizados em experimentos para seleção delinhagens resistentes a concentrações elevadas dos herbicidas, utilizando meio sólido suplementado com concentrações crescentes dos herbicidas especificados. Em paralelo, realizou-se a seleção com 24 linhagens de fungos basidiomicetos utilizando, também, meio sólido com elevadas doses dos herbicidas como fonte de carbono. No total, trezefungos foram selecionados (Pleurotus sp (BCCB 507), Pleurotus sp (CCB 068), Pleurotus sp 016, Agarucu.s campestris, Phanerochaete chrysosportum ATCC 24725 e os isolados de solo DP24e, DP240, DRPO2n, DRP02e, SPI6a, SRPI7g, SRP17c e SRP20e). Esses fungos foram incubados em meio liquido de minerais por três dias. Após os três dias, adicionouse 25 pg.mL-l de diuron ou 10 pg.mL-l de pyrithiobac-sodium ao frasco de cultura e incubou-se por 14 dias. As atividades ligninoliticas e porcentagem de degradação foram analisadas, quando se utilizou diuron como fonte de carbono, as linhagens Pleurotus sp (CCB 068) (85,63%), Pleurotus sp (BCCB 507) (64,30%), Pleurotus sp 016 (62,06%) e os isolados de solo SRP17c (71,08%), SRP17g (69,42%), e SRP20e (66,38%) apresentaram as mais altas porcentagens de degradação. Manganês-peroxidase foi a enzima predominante produzida por todas as linhagens. Quando se utilizou pyrithiobac-sodium, somente três linhagens foram capazes de degradá-lo: Pleurotus sp (CCB 068) (61,35%), Agaricus Campestris (37,86%) e Pleurotus sp (BCCB 507) (16,10%). A MnP foi também a enzima predominante. Considerando ambos os herbicidas, a linhagem Pleurotus sp (CCB 068) foi a melhor de todas as testadas. É importante mencionar que as mais altas atividades enzimáticas foram produzidas por essa linhagem, independentemente do herbicida. Com os resultados de degradação e de atividade enzimática mais expressivos, foram selecionadas quatro linhagens: Pleurotus sp (BCCB 507), SRP17 c, Pleurotus sp (CCB 068) e Ag. Campestris; nas três primeiras se utilizou diuron como fonte de carbono; e nas duas últimas, pyrithiobac-sodium. Esses fungos cresceram em concentrações diferentes de diuron (25 pg.mL-l e 35 pg.mL-l) e pyrithiobac-sodium (10 pg.mL-l 20 pg.mL-l), sendo incubados por 30 dias, determinando-se também a porcentagem de degradação. Quando se utilizou diuron, a mais alta porcentagem de degradação foi obtida no sobrenadante da linhagem SRP17c (35 pg.mL-l) (84,74%), seguida da linhagem SRP17c (25 pg.mL-l) (73,46%) e Pleurotus sp (CCB 068) (35 pg.mL-l) (55,11%). Para o pyrithiobac-sodium, a melhor porcentagem de degradação foi obtida no sobrenadante da linhagem Pleurotus sp (CCB 068) (20 pg.mL-l) (94,61%), seguido da linhagem Pleurotus sp (CCB 068)(10 pg.mL-l) (86,42%) e Ag. Campestris (10 pg.mL-l) (53,36%). De acordo com a identificação realizada para o fungo isolado de solo SRP 17 c, sugere-se que pertença ao gênero Rhizopus / Abstract: Pyrithiobac-sodium is a post-emergence herbicide for early application, registered for broadIeaves control in cotton crops. Diuron is a phenylurea used for weed control on non-crop areas and selectively on crops such as cotton, sugarcane, citrus and pineapple. At present, this herbicide is one of the IDOst used in Brazil. Experiments were carried out in green-house, in order to evaluate the effect of these two compounds on the soil biota. Such compounds were applied in O, 2, 4 and 8 times above the recommended rate, and cotton IAC 23 was used. Cotton was planted in sandy and c1ay soils. Soil samples were collected periodically, until 70 and 135 days after application for pyrithiobac-sodium and diuron, respectively. Counting of fungi, actinomycete and bacteria population was realized, and also sail pH variation and several fungi strains selective1y isolated from sail samples previous1y treated with the higher concentration of diuron and pyrithiobacsodium. The biota showed be different regarding the two soil types. To the sandy soil, the increase of pyrithiobac-sodium rate reduced the actinomycete population. To c1ay soil, on1y the recommended rate increased the number of actinomycete, with reduction for higher rates. In both soils the fungi population increased with the increase of the herbicide rate, occurring the opposite for the bacteria population. For the both of soils treated with diuron, the fungi and bacteria population reduced with the increase of the herbicide rate, and actinomycete population increased in the clay soil and was reduced in the sandy soil. The pH increased gradually during the time in both of the soils studied. A total of 106 strains were isolated, of which 8 were selected for furilier evaluation of potential pesticides degradation on the highest levels of these two compounds: DP24e, DP240, DRPO2n, DRP02e SPI6a, SRP 17c, SRP17g and SRP20e. Twenty-four ligninolytic white rot fungi were also used in the preliminary screen. A solid medium containing 1x, 10x or 100x of the pesticides dos ages indicated for fielding application was used as carbon sources. Five strains were selected: Pleurotus sp BCCB 507, Pleurotus sp CCB 068, Pleurotus sp. 016, Agaricus campestris, Phanerochaete chrysosporium ATCC 24725. These fungi were groWD in liquid medium containing minerais and yeast extract for three days when 25 Jµg mL-1of diuron or 10 Jµg mL-1 of pyrithiobac-sodium were added in the culture flasks, and the cultivators were carried out for up to 14 days. Samples were collected and the supernatants were used for the determination of ligninolytic activities (by spectrophotometric assays) and degradation (by HPLC). When diuron was used, highest degradation were observed by the strains Pleurotus sp CCB 068 (85,63%), Pleurotus sp BCCB 507 (64,30%), Pleurotus sp.016 (62,06%), and the soil-isolated SRP17c (71,08%), SRP17g (69,42%) and SRP20e (66,38%). MnP was the predominant enzyme produced by alI strains. When Pyrithibac-sodium was used for as carbon source in the medium on1y three strains were able to degrade it: Pleurotus. sp. CCB 068 (61,35%),Ag. campestris (37,86%) and Pleurotus sp BCCB 507 (16,105%); MnP was a1so the predominant ligninolytic enzyme produced. A new selection of the best strains was carried out based on the levels of herbicides degradation, and also regarding the ligninolytic activities produced by the fungi. The four strains selected were cultivated for 3,6,9, 12, 15,20,25 and 30 days in the diuron (25 Jµg mL-1 e 35 Jµg roL-I) or pyrithiobac-sodium (10 Jµg mL-1 20 Jµg mL-1). Herbicides degradation measured by HPLC, varied with each strain. Highest degradation of diuron (84,74%) was detected by the strain SRP17c 35 J1g mL-1 followed by strain SRP17c 25 Jµg mL-1 (73,46%) and Pleurotus sp (CCB 068) 35 Jµg mL-1 (55,11%). The greatest degradation ofpiIythiobac-sodium (94,61%) was observed with Pleurotus sp (CCB 068) 20 Jµg mL-1 followed by strain Pleurotus sp (CCB 068) 10 Jµg mL-1(86,42%) and also for Ag. Campestris 10 Jµg roL-1 (53,36%). The strain identification SRP17c suggests that this strain belongs to the Rhizopus Class / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Maria Luiza Cotrim Sartor de Oliveira / Banca: Carlos Márcio Nóbrega de Jesus / Banca: Heidge Fukumasu / Não disponível / Abstract: Diuron [3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea] is a herbicide that in a previous longterm study with Wistar rats fed at 2,500 ppm concentration showed high incidence of urothelial tumors in both genders. Accordingly, USEPA categorized Diuron as a "known/likely" human carcinogen. The accepted non-genotoxic mode of action (MOA) of Diuron encompasses urothelial necrosis induced by direct cytotoxicity, followed by regenerative cell proliferation and sustained urothelial hyperplasia that may favor neoplasia development. Scanning electron microscopy (SEM), light microscopy and labeling index are essentials tools for identification and classification of cytotoxic and proliferative changes in the bladder. The present study evaluated the dose-response of Diuron regarding urothelial lesions. Sixty male Wistar rats were fed Diuron for 20 weeks mixed in the diet at 0, 60, 125, 500, 1,250, or 2,500 ppm. Simple hyperplasia was significantly increased in the Diuron 1,250 and 2,500 ppm groups, and the cell proliferation at 2,500 ppm group. By SEM, the incidences and severity of lesions were significantly greater in the 500 and 1,250 ppm. Although numerically increased, the incidence of lesions in the 2,500 ppm group did not differ significantly from the control. The present study documented a doseresponse influence of Diuron on the rat urothelium, with a no observed effect level (NOEL) of 125 ppm. / Mestre

Agrotóxicos são frequentemente relatados na literatura em contaminações de ambientes aquáticos, sendo provenientes do lixiviamento de solos, do descarte inadequado de embalagens agrícolas, dentre outros. Nesse contexto, os processos oxidativos avançados (POA) têm sido estudados como alternativa para o tratamento desses compostos em meio aquoso. Os POA consistem na oxidação de compostos orgânicos pela formação de radicais livres com alto poder oxidante. Diante desses aspectos, o presente trabalho teve como proposta o estudo da degradação dos herbicidas hexazinona e diuron, aliada ao planejamento experimental do tipo composto central, a fim de otimizar o processo de degradação. Para tanto, realizaram-se as degradações através dos processos H2O2/UV e foto-Fenton em concentrações iniciais próximas a 7 e 20 mg L-1 para a hexazinona e diuron, respectivamente. Os experimentos foram conduzidos em um reator fotoquímico (200 mL a 25 °C) com aplicação de irradiação UV, proveniente de uma lâmpada de Hg (degradação H2O2/UV) e de luz negra (degradação foto-Fenton). No processo via H2O2/UV foram avaliadas a concentração de H2O2 (0,65 a 13,34 mmol L-1) e pH (2,77 a 11,23), e para o processo foto-Feton avaliou-se a concentração de H2O2 (0,09 a 29,1 mmol L-1) e Fe (II) (0,01 a 0,92 mmol L-1). Como variável independente, utilizou-se a remoção de Carbono Orgânico Total (COT) nos dois casos. A eficiência na degradação dos herbicidas foi determinada através das técnicas de Espectroscopia UV-Vis, Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC/UV), remoção de Carbono Orgânico Total e Cromatografia de Íons. A análise dos modelos matemáticos, obtidos a partir dos planejamentos, possibilitou a avaliação da influência das variáveis, determinando as melhores condições. No processo H2O2/UV observou-se que a influência da variável H2O2 é maior comparada ao pH. A melhor condição de degradação apresentou concentrações de H2O2 iguais a 7 mmol L-1 e valores de pH de 2,8. Como resultado, obteve-se 96 % de remoção do COT e a não detecção de ambos os herbicidas após 2 minutos de reação. No processo foto-Fenton, a realização de três planejamentos foi necessária para a otimização do sistema. Primeiro e segundo planejamentos indicaram a melhor condição, enquanto que o terceiro planejamento revelou que concentrações elevadas de H2O2 e Fe2+ não garantem maior eficiência. As condições ideais encontradas foram iguais a 0,291 mmol L-1 para o Fe2+ e 2,91 mmol L-1 para o H2O2, obtendo-se 76 % de remoção do COT e não detecção dos herbicidas nos primeiros minutos de degradação. Em ambas as degradações não foi possível observar diferenças em relação a cinética de degradação para os herbicidas. A degradação via H2O2/UV mostrou melhor desempenho, pois apresentou maior taxa de mineralização além de não necessitar o emprego do íon Fe(II). / Pesticides are often reported in the literature on aquatic environments contamination, being a result of soil leaching, improper disposal of agricultural packages, among others. In this context, advanced oxidation processes (AOP) have been studied as an alternative to treat these compounds in aqueous medium. The AOP consist in the oxidation of organic compounds through the formation of free radicals with a high oxidizing power. Considering these aspects, the present work aimed to study degradation of the herbicides diuron and hexazinone, coupled with an experimental setup as central compost, in order to optimize the degradation process. For this purpose, the degradation was carried out by H2O2/UV and photo-Fenton processes at initial concentrations close to 7 and 20 mg L-1 to hexazinone and diuron, respectively. The experiments were conducted in a photochemical reactor (200 mL at 25 ° C) with application of UV irradiation from Hg lamp (H2O2/UV degradation) and black-light (photo-Fenton degradation). In the H2O2/UV process, the concentrations of H2O2 (0.65 to 13.34 mmol L-1) and pH (2.77 to 11.23) were evaluated, and in the photo-Fenton process, the concentrations of H2O2 (0.09 to 29.1 mmol L-1) and Fe (II) (0.01 to 0.92 mmol L-1) were analyzed. In both processes, the removal of Total Organic Carbon (TOC) was used as an independent variable. The efficiency of the herbicide degradation was determined by UV/Vis spectroscopy, high performance liquid chromatography (HPLC/UV), removal of the Total Organic Carbon and ion chromatography. The analysis of the mathematical models obtained from the experimental setup allowed the evaluation of the variables influence ,determining the best conditions. The H2O2/UV process showed that the influence of the H2O2 is higher compared to that of the pH. The best degradation condition presented H2O2 concentrations of 7 mmol L-1 and a pH value of 2.8. As a result, 96% TOC removal was observed, and none of the herbicides were detected after 2 minutes of reaction. In the photo-Fenton process, the conduction of three setups was necessary to confirm the best condition. The first and second setups indicated the best condition, while the third one showed that high concentrations of H2O2 and Fe2+ do not guarantee a greater degradation efficiency. Ideal conditions were equal to 0.291 mmol L-1 for Fe2+ and 2.91 mmol L-1 for H2O2, where 76% of TOC removal was obtained and also no herbicides detection was seen in the early minutes of degradation. In both processes, it was not possible to observe differences in the degradation kinetics of the herbicides. The H2O2/UV degradation showed better performance because of a greater mineralization rate besides not requiring the ion Fe (II) use.

Agrotóxicos são frequentemente relatados na literatura em contaminações de ambientes aquáticos, sendo provenientes do lixiviamento de solos, do descarte inadequado de embalagens agrícolas, dentre outros. Nesse contexto, os processos oxidativos avançados (POA) têm sido estudados como alternativa para o tratamento desses compostos em meio aquoso. Os POA consistem na oxidação de compostos orgânicos pela formação de radicais livres com alto poder oxidante. Diante desses aspectos, o presente trabalho teve como proposta o estudo da degradação dos herbicidas hexazinona e diuron, aliada ao planejamento experimental do tipo composto central, a fim de otimizar o processo de degradação. Para tanto, realizaram-se as degradações através dos processos H2O2/UV e foto-Fenton em concentrações iniciais próximas a 7 e 20 mg L-1 para a hexazinona e diuron, respectivamente. Os experimentos foram conduzidos em um reator fotoquímico (200 mL a 25 °C) com aplicação de irradiação UV, proveniente de uma lâmpada de Hg (degradação H2O2/UV) e de luz negra (degradação foto-Fenton). No processo via H2O2/UV foram avaliadas a concentração de H2O2 (0,65 a 13,34 mmol L-1) e pH (2,77 a 11,23), e para o processo foto-Feton avaliou-se a concentração de H2O2 (0,09 a 29,1 mmol L-1) e Fe (II) (0,01 a 0,92 mmol L-1). Como variável independente, utilizou-se a remoção de Carbono Orgânico Total (COT) nos dois casos. A eficiência na degradação dos herbicidas foi determinada através das técnicas de Espectroscopia UV-Vis, Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC/UV), remoção de Carbono Orgânico Total e Cromatografia de Íons. A análise dos modelos matemáticos, obtidos a partir dos planejamentos, possibilitou a avaliação da influência das variáveis, determinando as melhores condições. No processo H2O2/UV observou-se que a influência da variável H2O2 é maior comparada ao pH. A melhor condição de degradação apresentou concentrações de H2O2 iguais a 7 mmol L-1 e valores de pH de 2,8. Como resultado, obteve-se 96 % de remoção do COT e a não detecção de ambos os herbicidas após 2 minutos de reação. No processo foto-Fenton, a realização de três planejamentos foi necessária para a otimização do sistema. Primeiro e segundo planejamentos indicaram a melhor condição, enquanto que o terceiro planejamento revelou que concentrações elevadas de H2O2 e Fe2+ não garantem maior eficiência. As condições ideais encontradas foram iguais a 0,291 mmol L-1 para o Fe2+ e 2,91 mmol L-1 para o H2O2, obtendo-se 76 % de remoção do COT e não detecção dos herbicidas nos primeiros minutos de degradação. Em ambas as degradações não foi possível observar diferenças em relação a cinética de degradação para os herbicidas. A degradação via H2O2/UV mostrou melhor desempenho, pois apresentou maior taxa de mineralização além de não necessitar o emprego do íon Fe(II). / Pesticides are often reported in the literature on aquatic environments contamination, being a result of soil leaching, improper disposal of agricultural packages, among others. In this context, advanced oxidation processes (AOP) have been studied as an alternative to treat these compounds in aqueous medium. The AOP consist in the oxidation of organic compounds through the formation of free radicals with a high oxidizing power. Considering these aspects, the present work aimed to study degradation of the herbicides diuron and hexazinone, coupled with an experimental setup as central compost, in order to optimize the degradation process. For this purpose, the degradation was carried out by H2O2/UV and photo-Fenton processes at initial concentrations close to 7 and 20 mg L-1 to hexazinone and diuron, respectively. The experiments were conducted in a photochemical reactor (200 mL at 25 ° C) with application of UV irradiation from Hg lamp (H2O2/UV degradation) and black-light (photo-Fenton degradation). In the H2O2/UV process, the concentrations of H2O2 (0.65 to 13.34 mmol L-1) and pH (2.77 to 11.23) were evaluated, and in the photo-Fenton process, the concentrations of H2O2 (0.09 to 29.1 mmol L-1) and Fe (II) (0.01 to 0.92 mmol L-1) were analyzed. In both processes, the removal of Total Organic Carbon (TOC) was used as an independent variable. The efficiency of the herbicide degradation was determined by UV/Vis spectroscopy, high performance liquid chromatography (HPLC/UV), removal of the Total Organic Carbon and ion chromatography. The analysis of the mathematical models obtained from the experimental setup allowed the evaluation of the variables influence ,determining the best conditions. The H2O2/UV process showed that the influence of the H2O2 is higher compared to that of the pH. The best degradation condition presented H2O2 concentrations of 7 mmol L-1 and a pH value of 2.8. As a result, 96% TOC removal was observed, and none of the herbicides were detected after 2 minutes of reaction. In the photo-Fenton process, the conduction of three setups was necessary to confirm the best condition. The first and second setups indicated the best condition, while the third one showed that high concentrations of H2O2 and Fe2+ do not guarantee a greater degradation efficiency. Ideal conditions were equal to 0.291 mmol L-1 for Fe2+ and 2.91 mmol L-1 for H2O2, where 76% of TOC removal was obtained and also no herbicides detection was seen in the early minutes of degradation. In both processes, it was not possible to observe differences in the degradation kinetics of the herbicides. The H2O2/UV degradation showed better performance because of a greater mineralization rate besides not requiring the ion Fe (II) use.

published_or_final_version / Biological Sciences / Doctoral / Doctor of Philosophy

Cette étude vise à développer un système de dépollution d'eau et de sédiments viticoles. Le glyphosate, diuron et 3,4-dichloroaniline (3,4-DCA) sont considérés, en tenant compte de la charge en cuivre. L'augmentation du temps de séjour des polluants dans le système et le choix de la bioaugmentation couplée à la phytoremédiation est la stratégie retenue. Chaque composante d'un triplet " sorbant-inoculum bactérien-plante " a été sélectionnée en laboratoire et le triplet mis en oeuvre en microcosmes en conditions partiellement contrôlées.La sélection de matériaux sorbants dans différentes matrices liquides en présence des polluants seuls ou en mélange montre que les capacités de sorption des différents matériaux testés varient selon le polluant, sa formulation (seul ou en mélange) et la matrice liquide. Le sédiment se révèle être le meilleur sorbant pour le glyphosate ; le sable pour le diuron et le 3,4-DCA.Les performances de dissipation des colonies tolérantes isolées varient fortement selon le polluant. Le consortium sélectionné pour le procédé dissipe le glyphosate, le diuron et le 3,4-DCA en milieu liquide et complexe par ailleurs le cuivre.L'expérience en microcosmes montre que le temps de rétention hydraulique influe sur l'efficacité du système et que les matériaux sorbants sont efficaces. De plus les performances de dissipation atteintes sont bonnes. L'effet de la bioaugmentation sur les performances de dissipation n'est pas significatif pour le glyphosate et le 3,4-DCA, mais améliore en moyenne la dissipation du diuron. Un temps d'action prolongé dans la matrice solide s'avère nécessaire pour obtenir une bonne efficacité du procédé.

Resumo: As culturas com maior potencial de contaminação do ambiente por pesticidas, são as que, ou são cultivadas em grandes áreas como a soja, o milho e a cana-deaçúcar, ou as que utilizam grandes quantidades de pesticidas por área cultivada, como é o caso do tomate e da batata. O diuron é um dos herbicidas mais utilizados no Brasil, principalmente na cultura de cana-de-açúcar que cobre mais de 70% do estado de São Paulo, sendo também utilizado na cultura de tomate e frutas. Estudos constataram que o diuron é rapidamente absorvido pelo trato gastrointestinal em ratos, sendo excretado na forma original ou metabolizado principalmente pela urina. O metabolito predominante do diuron em urina é a 3,4-diclorofenil-uréia (DCPU), que posteriormente é degradado a 3,4-dicloroanilina (DCA), mais estável. Ocorrem ainda mais dois metabólitos minoritários, a 3,4- diclorofenil-metil uréia (DCPMU) e o N,N'- Bis(p-clorofenil)uréia (4,4'-diclorocarbanilida). Este trabalho teve como finalidade otimizar e validar um método para determinação de diuron, DCA, DCPU, DCPMU e 4,4'-diclorocarbanilida em urina de ratos, aplicando o método validado à analise de amostras de urina de animais incluídos no estudo temático que investiga o mecanismo de carcinogenicidade do diuron (sub-projeto: "Estudo do modo de ação (MOA) cancerígeno do Diuron sobre o urotélio de ratos Wistar machos"). O método otimizado e validado neste trabalho permite a análise de diuron e metabólitos em 1 ml de urina, utilizando SPE no preparo da amostra para análise e HPLC/UV ( l = 250 nm) na separação e quantificação dos analitos. A seletividade do método permite a análise de diuron, DCA, DCPU e 4-4 diclorocarbanilida em urina de ratos Wistar. Para o DCPMU existem há co-eluição de outros constituintes da amostra com este pico, por isso a análise para esta molécula demanda a confirmação pela pureza do pico... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The crops with the greatest potential for environmental contamination by pesticides, are cultivated in large areas such as soybean, corn and sugar cane, or those that use large quantities of pesticides by cultivated area, as tomatoes and potatoes. The herbicide diuron is one of the most used in Brazil, mainly for sugar cane which, that covers more than 70% of the São Paulo State and is also used in the cultivation of tomatoes and other fruits. Studies found that diuron is rapidly absorbed from the gastrointestinal tract in rats and is excreted in its original form or metabolized mainly by the urine. The predominant metabolite of diuron in urine is 3.4- dichlorophenyl-urea (DCPU), which is subsequently degraded to 3,4-dichloroaniline (DCA), more stable. Occur further two minor metabolites, the 3,4 - dichlorophenylmethyl urea (DCPMU) and N,N'-Bis (p-chlorophenyl) urea (4,4-dichlorocarbanilide). This work aimed to optimize and validate a method for analysis of diuron, DCA, DCPU, DCPMU and 4,4-dichlorocarbanilide in urine of rats, using the validated method to application to urine samples from animals included in a thematic study that investigates the diuron mechanism of carcinogenicity (sub-project: " Estudo do modo de ação (MOA) cancerígeno do Diuron sobre o urotélio de ratos Wistar machos"). The method optimized and validated in this study allows the analysis of diuron and metabolites in 1 ml of urine using SPE for sample preparation and HPLC/UV analysis ( l = 250 nm). The selectivity of the method allows the analysis of diuron, DCA, DCPU and 4-4 dichlorocarbanilide in urine of Wistar rats. DCPMU co-elutes with some other sample constituents, so the analysis for this molecule demand confirmation by the purity of the peak. Method quantification limit was 20 μg mL-1 for diuron and DCA. The accuracy of the method, evaluated by analytes recoveries from spiked samples, were between... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Mary Rosa Rodrigues de Marchi / Coorientador: Wagner Vilegas / Banca: Rosangela Gonçalves Peccinini / Banca: Valdemar Luiz Tornisielo / Mestre

A distinção de doses dos herbicidas residuais encontradas nas recomendações oficiais para a agricultura está normalmente baseada nas classes texturais dos solos (arenosa, média e argilosa), que são distinguidas pelos teores de argila na camada superficial de solo. No entanto, a disponibilidade dos herbicidas residuais na solução do solo é função do processo de sorção, que é determinado principalmente pelas variações percentuais dos atributos do solo: teor de argila, matéria orgânica e capacidade de troca catiônica (CTC). Portanto, a recomendação de doses dos herbicidas residuais pelas classes texturais do solo pode não ser adequada. Sendo assim, foi desenvolvida a presente pesquisa com o objetivo de avaliar o comportamento sortivo dos herbicidas residuais diuron e hexazinone em função de atributos de quatro tipos de solos de texturas contrastantes, e assim verificar a correlação destes atributos com a disponibilidade dos herbicidas para as plantas. As amostras de solo foram coletadas em quatro áreas de produção de cana-de-açúcar do Estado de São Paulo, e apresentaram variações consideráveis no conteúdo de argila (6 a 67%), areia (22 a 93%), capacidade de troca catiônica (CTC) (58,7 a 152,8 mmolc dm-3) e carbono orgânico (C.O.) (13,95 a 19,19 g.kg-1). Foi utilizado o método batch com herbicida radiomarcado (14C), utilizando-se 2,0 g de solo para o herbicida diuron e 4,0 g para o herbicida hexazinone, e como substância extratora dos herbicidas o CaCl2 em volume de 8,0 mL. Cinco concentrações de cada herbicida foram utilizadas, sendo para o diuron: 0,19; 0,42; 0,84; 1,68 e 3,34 mg.L-1 e para o hexazinone: 0,12; 0,22; 0,66; 2,17 e 6,03 mg.L-1. Os resultados permitiram concluir que o solo arenoso estudado apresentou baixa capacidade de adsorção e intensa dessorção de diuron, no entanto para os solos argilosos o processo de sorção e retenção de diuron foi intenso. Houve uma correlação positiva entre a sorção de diuron com os teores de matéria orgânica e argila. Os valores de Kd para o diuron foram maiores nos solos com maior teor de C.O. (g kg-1) e argila (%); sendo que de maneira geral, a sorção do diuron foi mais relacionada com o teor de C.O. do solo, que com a argila. Os valores de Kd, Koc e Kf(sor) do herbicida hexazinone foram maiores nos solos com maior teor de C.O. (g kg-1) e argila (%). O processo de dessorção do herbicida hexazinone foi intenso para todos os solos estudados, sendo que os valores de Kf(des) foram maiores que seus respectivos Kf(sor), indicando que o processo de dessorção envolve mecanismos com menor energia de ligação que a sorção. As recomendações de doses dos herbicidas diuron e hexazinone deveriam levar em consideração outros atributos do solo, além da textura como normalmente é utilizado na prática. / The distinction of the recommendation rates of the residual herbicide found in the official recommendations for agriculture is normally based on three soil texture classes (sandy, medium and clayey), which are distinguished by the clay content in the soil top layer. However, the availability of the residual herbicides in the soil solution is function of the of the sorption process, which is determined mainly by the percent variations of the soil clay and organic matter content, and cationic exchange capacity (CEC). Therefore, the rate recommendations of residual herbicides by textural classes might not be adequate. Therefore, it was developed this research with the objective of evaluating the sorptive behavior of the herbicides diuron and hexazinone function of the four types of soil attributes of contrasting textural properties, and then verify the correlation of the soil attributes with the availability of these herbicides to plants. The soil samples were collected in four sugarcane production areas of São Paulo State, Brazil, presenting considerable variations in the content of clay (6 to 67%), sand (22 to 93%), cationic exchange capacity (CEC) (58.7 to 152.8 mmolc dm3) and organic carbon (O.C.) (13.95 to 19.19 g.kg-1). It was used the batch method with the radio labeled (14C) herbicide, using 2.0 g of soil for the herbicide diuron, and 4.0 g of soil for the herbicide hexazinone, and as herbicide extractor substance the CaCl2 in volume of 8.0 mL. Five concentrations of each herbicide were used, being for the diuron 0.19; 0.42; 0.84; 1.68 and 3.34 mg.L-1 and for hexazinone: 0.12; 0.22; 0.66; 2.17 and 6.03 mg.L-1. The sandy soil studied presented low sorption capacity and intense desorption of diuron, however, for clayey soils the sorption and retention process of diuron was more intense. The Kd values for diuron were higher in soils with higher content of O.C (g kg-1) and clay (%), so in general, the sorption of diuron was more correlated to the O.C. content of the soil, than to the clay content. The values of Kd, Koc, and Kf(sor) of the herbicide hexazinone were higher for the soils with higher content of O.C (g kg-1) and clay (%). The process of desorption of the herbicide hexazinone was intense for all the studied soils; the values of Kf(des) were higher than the respective Kf(sor), indicating that the process of desorption involves mechanisms with higher energy of linkage, than the sorption. The recommendations of herbicide rates of diuron and hexazinone to sugarcane should take into account other soil attributes, besides the texture each is normally used in the suggestions of the herbicide rates.