abstract: Arsenic (As) and chromium (Cr) occur naturally in AZ surface and groundwaters, pose different health impacts, and exhibit different treatment efficacies. Hexavalent chromium (Cr(VI)) has newly recognized human health concerns, and State and Federal agencies are evaluating a low Cr(VI)-specific maximum contaminant level (MCL) for drinking water. Occurrence of Cr and As in municipal drinking waters and industrial cooling tower waters was quantified by grab samples and compared with sampling results obtained from a new passive sampler developed specifically for Cr(VI). Cr(VI) and As concentrations in groundwater used for cooling tower make-up water concentrations were ~3 ppb and ~4 ppb, respectively, and were concentrated significantly in blowdown water (~20 ppb and ~40 ppb). Based upon pending Cr(VI), As, and other metal regulations, these blowdown waters will need routine monitoring and treatment. Cr(VI) concentrations in a water treatment plant (WTP) raw and finished water samples varied from 0.5 and 2 ppb for grab samples collected every 4 hours for 7 consecutive days using an ISCO sampler. The development of an ion exchange (IX) based passive sampler was validated in the field at the WTP and yielded an average exposure within 1 standard deviation of ISCO sampler grab data. Sampling at both the WTP and cooling towers suggested sources of Cr(III) from treatment chemicals or wood preservatives may exist. Since both facilities use chlorine oxidants, I quantified the apparent (pH=5) second-order rate constant for aqueous chlorine (HOCl/OCl-) with Cr(III) to form Cr(VI) as 0.7 M-1s-1. Under typical conditions (2 ppb Cr(III) ; 2 mg/L Cl2) the half-life for the conversion of Cr(III) to the more toxic form Cr(VI) is 4.7 hours. The occurrence studies in AZ and CA show the Cr(VI) and As treatment of groundwaters will be required to meet stringent Cr(VI) regulations. IX technologies, both strong base anion (SBA) and weak base anion (WBA) resin types were screened (and compared) for Cr removal. The SBA IX process for As removal was optimized by utilizing a reactive iron coagulation and filtration (RCF) process to treat spent IX brine, which was then reused to for SBA resin regeneration. / Dissertation/Thesis / M.S. Civil and Environmental Engineering 2014

Neste projeto de pesquisa avaliou-se a etapa de filtração no processo de tratamento de água para abastecimento público. Para isto, foi utilizado um sistema de filtração piloto composto por quatro filtros rápidos por gravidade de camada profunda. Os filtros piloto foram alimentados com água decantada da Estação de Tratamento de Água Rio Grande, e operados com taxa de filtração de 500 m3/m2/dia. A concepção dos filtros variou em termos de material filtrante (areia e antracito), diâmetro dos grãos e altura do leito. Os filtros foram avaliados em termos de turbidez, contagem de partículas, evolução de perda de carga e velocidade ascensional de água de lavagem. Na Etapa 1, operando-se filtros de areia e antracito com diferentes diâmetros, o filtro de antracito com 1,3 mm de diâmetro e 120 cm de altura apresentou melhor comportamento no tocante aos parâmetros avaliados. Na etapa 2, comparando-se filtros de areia e de antracito com mesmo diâmetro (1,3 mm) e altura de leito (120 cm), mais uma vez o filtro de antracito foi superior. Acredita-se que os índices físicos justifiquem esse comportamento. Na Etapa 3, conclui-se que o aumento de altura de leito dos filtros de areia (1,3 mm) e antracito (1,3 mm) de 120 cm para 160 cm foi benéfico para ambos os materiais filtrantes em termos de qualidade do efluente, mas muito mais significativo para o antracito, e não se observou alteração de comportamento no tocante à evolução de perda de carga. Com o ensaio de fluidificação e expansão do leito filtrante, conclui-se que, considerando-se o mesmo tempo de duração da lavagem e a mesma expansão do leito, o filtro de antracito possibilitou a utilização de menor velocidade ascensional de água de lavagem, que representa grande economia com relação aos custos do sistema de lavagem. Assim, em todos os aspectos estudados, o uso de antracito (1,3 mm) como material filtrante para filtros rápidos por gravidade de camada profunda se mostrou mais vantajoso. / This project researched the filtration stage in the water treatment process for public use. The research used a pilot filtration system based on four rapid gravity depth bed filters, with a filtration rate of 500m3/m2/dia. The water used in the experiment came from sedimentation tank of the Rio Grande water treatment facility. During the experimental phase the filters were loaded with different depth, used different filter media (sand and anthracite) and used grain with different effective size. The filters were evaluated in terms of turbidity, particle count, head loss and superficial velocity of backwashing water. In the first part of the study, when analyzing the results of filters loaded to a depth of 120 cm using both sand and anthracite with different size, the anthracite filter with effective size of 1.3 mm was the one with the best results. In the second part of the study, when comparing anthracite and sand with same the effective size, the anthracite also presented better results. Finally when increasing the depth of the filter, both sand and anthracite filters showed improved performance in terms of effluent quality, but anthracite filters kept outperforming sand filters. In both case, there were no evidences of changing in the head loss development. When performing fluidization and expansion experiments, considering the same backwashing cycle time and expansion of filter media, the anthracite filter allowed lower superficial velocity which represents relevant economies in the washing system costs. Therefore the use of anthracite (1.3mm) as a filter medium for rapid gravity depth bed filters is recommended.

Análise proteômica da matriz do esmalte nos estágios de secreção e maturação em camundongos susceptíveis ou resistentes à fluorose dentária, expostos cronicamente ao fluoreto através da água de beber. Os mecanismos pelos quais a ingestão excessiva de fluoreto (F) durante a amelogênese levam à fluorose dentária ainda não são precisamente conhecidos. Tem sido demonstrado que determinadas linhagens de camundongos são mais susceptíveis que outras à fluorose dentária, o que faz destas linhagens o modelo ideal para se estudarem os fenômenos moleculares envolvidos nesta patologia. No presente estudo, foi empregada uma abordagem proteômica para avaliar alterações na expressão de proteínas da matriz do esmalte dentário nos estágios de secreção e maturação, em duas linhagens de camundongos com diferentes susceptibilidades à fluorose (A/J, susceptível e 129P3/J, resistente). Camundongos de ambos os gêneros, representantes das linhagens 129P3/J (n=200) e A/J (n=200) foram distribuídos em dois grupos para cada linhagem, que receberam ração com baixa concentração de F e água de beber contendo 0 (controle) ou 50 mg/L F por 6 semanas. A concentração de F foi analisada no plasma e no esmalte dos incisivos. Para a análise proteômica, foi realizada a raspagem da matriz do esmalte dos incisivos, nos estágios de secreção e maturação. Para a extração das proteínas do esmalte, foram pesados 15 mg de pó da matriz do esmalte, aos quais foi adicionado 1 mL de tampão de lise contendo uréia 7 M, tiouréia 2 M, CHAPS 4 %, DTT 1 %, anfólitos carreadores 0,5 % pH 3-10 e um coquetel de inibidores de proteases. As proteínas do esmalte extraídas para cada grupo foram separadas pela técnica de eletroforese bidimensional e posteriormente submetidas a LC-ESI-MS/MS. A concentração média (±DP) de F encontrada no plasma dos camundongos foi de 0,023±0,010 e 0,019±0,007 mg/L para os animais do grupo controle, das linhagens A/J e 129P3/J, respectivamente, e de 0,151±0,043 e de 0,252±0,060 mg/L de F para os animais das linhagens A/J e 129P3/J, respectivamente, tratados com água contendo 50 mg/L de F. A ANOVA a 2 critérios revelou que houve diferença significativa entre os tratamentos (F= 658,0, p<0,0001), mas não entre as linhagens (F=3,3 p=0,075), tendo havido interação significativa entre estes critérios (F=16,50, p=0,0002). Já a concentração média (±DP) de F incorporado no esmalte dos incisivos dos camundongos foi 471,4±215,8 mg/kg e 151,7±58,8 mg/kg para os animais do grupo controle das linhagens 129P3/J e A/J, respectivamente, e 2711,2±1019,2 mg/kg, 1756,9±921,6 mg/kg para os animais das linhagens 129P3/J e A/J, respectivamente, tratados com água contendo 50 mg/L de F. A ANOVA a 2 critérios encontrou diferença significativa entre as linhagens (F=11,36, p=0,0016) e entre os tratamentos (F=103,50, p<0,0001), sem interação significativa entre ambos (F=2,82, p=0,1004). Os resultados proteômicos mostraram redução na abundância de proteínas no estágio de maturação, quando comparado com o de secreção. Foi observado que o tratamento com F aumentou consideravelmente o número de spots proteicos detectados em ambos os estágios, sendo que este aumento foi maior para os animais da linhagem A/J, indicando uma tentativa de se combater os efeitos deletérios do F e reforçando a maior susceptibilidade aos seus efeitos desta linhagem. A identificação das proteínas com expressão diferencial revelou que tanto a linhagem quanto o tratamento com F levaram à expressão diferencial de proteínas pertencentes a todas as categorias funcionais. / The mechanisms by which excessive ingestion of fluoride (F) during amelogenesis leads to fluorosis are still not precisely known. It has been shown that certain strains of mice are more susceptible to dental fluorosis than others, which turns these strains the ideal model for studying the molecular phenomena involved in this pathology. In the present study, we employed a proteomic approach to identify and evaluate changes in protein expression of secretory and maturation-stage enamel matrix in two strains of mice with different susceptibilities to dental fluorosis (A/J, susceptible and 129P3/J, resistant). Mice of both genders, from 129P3/J (n=200) and A/J (n=200) strains were divided into two groups for each strain. They received a low-F diet and drinking water containing 0 (control) or 50 mg/L F for 6 weeks. The F concentration was analyzed in plasma and enamel incisors. For proteomic analysis, the enamel matrix of secretory and maturation stages (incisors) was scrapped. For the extraction of enamel proteins, 1 ml of lysis buffer containing 7 M urea, 2 M thiourea, 4% CHAPS, 1% DTT, 0.5% ampholytes carriers pH 3-10 and a cocktail of protease inhibitors was added to 15 mg of enamel matrix powder. The enamel proteins extracted for each group were separated by two-dimensional electrophoresis and subsequently subjected to LC-ESIMS/ MS. The mean (± SD) F concentrations found in plasma were 0.023 ± 0.010 and 0.019 ±0.007 mg/L for the control group, A/J and 129P3/J strains, respectively; and 0.151 ± 0.043 and 0.252 ± 0.060 mg/L F for A/J and 129P3/J mice, respectively, treated with water containing 50 mg/L F. Two-way ANOVA revealed significant differences between treatments (F = 658.0, p <0.0001), but not between strains (F = 3.3 p = 0.075), with was significant interaction between these criteria (F = 16.50, p = 0.0002). The mean (± SD) F concentrations in the enamel of the incisors were 471.4 ± 215.8 mg/kg and 151.7 ± 58.8 mg/kg for the control group of 129P3/J and A/J strains, respectively; and 2711.2 ± 1019.2 mg/kg and 1756.9 ± 921.6 mg/kg for 129P3/J and A/J mice, respectively, treated with water containing 50 mg/L F. Two-way ANOVA detected significant differences between the strains (F=11.36, p=0.0016) and between treatments (F=103.50, p <0.0001), without significant interaction between these criteria (F=2.82, p=0.1004). The proteomic results revealed a reduction in the abundance of proteins in the maturation stage, as compared with the secretory stage. Treatment with F greatly increased the number of protein spots detected in both stages. This increase was greater for A/J mice, indicating an attempt to fight the deleterious effects of F and, thus, reinforcing the susceptibility of this strain to the effects of F. The identification of differentially expressed proteins revealed that both the strain and the treatment with F led to differential expression of proteins belonging to all functional categories.

A crescente contaminação dos sistemas de água doce com milhares de compostos químicos naturais e industriais é um dos principais problemas ambientais enfrentados pela humanidade. Embora a maioria destes compostos esteja presente em baixas concentrações, muitos deles podem causar efeitos danosos à saúde. Adicionalmente ao aumento da poluição, com a descarga de fertilizantes, pesticidas, fármacos, detergentes, derivados de petróleo, entre outros, grande parte das instalações para tratamento de água no Brasil opera com sistema convencional, não atuando de forma eficiente na remoção desses microcontaminates. Carvão ativado em pó (CAP) e granular (CAG) tem sido utilizados em muitos países para remoção de microcontaminantes e substâncias que causam gosto e odor na água. No Brasil já foram desenvolvidas diversas pesquisas com o emprego de CAP para remoção de gosto e odor e alguns contaminantes específicos de águas de abastecimento. Neste trabalho foi testado um CAG produzido a partir de cascas de coco para remoção por adsorção de microcontaminates orgânicos de águas de abastecimento. A água utilizada nos experimentos foi coletada no ponto de captação da Estação de Tratamento de Água (ETA) Lomba do Sabão. Para a caracterização da capacidade adsortiva do carvão foram realizados seis ensaios de isotermas de adsorção e quatro ensaios em colunas de leito fixo, projetada com base na norma ASTM D 3922. Os microcontaminantes orgânicos foram quantificados pela concentração de carbono orgânico dissolvido (COD), medido em analisador de carbono orgânico e por absorbância em espectofotômetro em comprimento de onda de 254nm. Os resultados indicam que o carvão utilizado tem baixa capacidade de adsorver a mistura de microcontaminantes presentes na água de abastecimento, quantificados como COD. Isto se deve, provavelmente, a falta de afinidade entre muitos destes compostos e o carvão. / Pollution growth in water bodies brought by daily discharge of thousands of chemicals from anthropogenic sources is one of the main environmental issues confronting humankind. Although most of these chemicals are present in very low concentrations, they can still be hazardous.to health. Additionally to the increasing levels of pollution brought by discharges of fertilizers, pesticides, prescription drugs and pharmaceuticals, detergents, and petroleum derivatives, among others, the standard processes that are used in drinking water treatment plants in Brazil are not effective to remove these micropollutants. Powdered (PAC) and granular (GAC) activated carbon have been used in many countries to remove micropollutants and taste and odor-causing substances from water. In Brazil, research has been made using PAC to remove taste and odor substances and specific micropollutants from water. In this research, GAC produced from coconut shells was used to test the removal of organic micropollutants present in source water by adsorption. Water used in this research was collected at the intake of Lomba do Sabão drinking water treatment plant in Porto Alegre. In order to assess the GAC adsorption capacity, six isotherm (batch) and four column (continuous flow) assays were performed according to ASTM D 3922 standard. Organic micropollutants were quantified by the concentration of dissolved organic carbon (DOC) and by ultraviolet absorption at 254 nm wavelength. The results suggest that the tested GAC have limited capability in adsorb the complex mixture of micropollutants that are present in source water, as measured by DOC. This is probably caused by lack of affinity between many micropollutants present in the mixture and the carbon.

A eutrofização acelerada dos mananciais superficiais, devido aos despejos de águas residuárias não tratadas, vem comprometendo a qualidade das águas utilizadas no abastecimento público. Como conseqüência desse processo, inúmeros registros de florações de cianobactérias são relatados em todo o mundo. Esses microrganismos são potenciais produtores de toxinas, as quais, presentes na água bruta que abastece uma Estação de Tratamento de Água (ETA), precisam ser removidas. As toxinas podem ter efeitos adversos à saúde, podendo causar danos hepatotóxicos, neurotóxicos e dermatotóxicos. A maioria das ETAs brasileiras tratam a água através do processo convencional de tratamento, compreendendo as etapas de coagulação, floculação, sedimentação, filtração e cloração. Esse tratamento é considerado eficiente para remover células de microrganismos, incluindo as cianobactérias. No entanto, suas toxinas não são afetadas, permanecendo na água tratada. Em função disso, alternativas de tratamento devem ser incorporadas ao tratamento convencional, visando remover a hepatotoxina microcistina a concentrações menores ou iguais a 1 μg.L-1, pois esse é o valor máximo permitido (VMP) pela Portaria nº 518/2004, do Ministério da Saúde, a qual define as diretrizes relativas ao controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano. Nesse contexto, o objetivo do trabalho foi avaliar a eficiência do carvão ativado pulverizado (CAP), na remoção da cianotoxina microcistina presente na água utilizada para abastecimento público. Cinco amostras de CAP, produzidas a partir de madeira, osso, antracito e coco, foram caracterizadas e, para cada uma, determinadas as Isotermas de Freundlich. As Isotermas mostraram que os CAPs produzidos a partir da madeira apresentaram maior capacidade de remover microcistina. Os residuais de microcistina obtidos nestes ensaios foram ajustados ao modelo de decaimento logarítmico. Assim, para cada CAP, foi estabelecida uma equação geral do processo adsortivo, com a qual foi possível estabelecer dosagens de CAP, variando a concentração de microcistina inicial, para atingir uma concentração residual de 1 μg.L-1. A aplicabilidade da equação foi testada para uma amostra de CAP, em água natural, utilizando o coagulante policloreto de alumínio e concentrações iniciais de microcistina de 1, 10 e 100 μg.L-1. Os resultados mostraram que as dosagens de CAP calculadas foram suficientes para atingir o residual desejado. Além disso, através de ensaios de adsorção, em equipamento de jarros, foram simuladas as etapas de coagulação (utilizando coagulantes sulfato de alumínio e cloreto férrico), floculação, sedimentação e filtração do tratamento convencional para água natural acrescida de 100 μg.L-1 de microcistina. A aplicação do CAP foi realizada em dois pontos do tratamento (1) entrada da água bruta e (2) antes da aplicação do coagulante. A aplicação na entrada da água bruta possibilitou remoção da toxina abaixo do VMP, correspondendo à redução de, aproximadamente, 99% da concentração inicial de toxina. Já no ponto de aplicação antes do coagulante, não foi atingido o VMP. A partir dos estudos aqui realizados, concluiu-se que a melhor maneira de escolher o CAP para remoção de microcistina é a realização de ensaios específicos, como a Isoterma de Freundlich. Para uma remoção eficiente da toxina, o tratamento convencional mostra-se eficaz, desde que a etapa de adsorção seja incorporada ao tratamento. / The accelerated surface waters eutrophication, due to non treated residual waters discharges, has been harming the water quality utilized in the public supply. As a consequence of this process, countless records of cyanobacterias’ bloom are reported all over the world. These microorganisms potentially producers of toxins, which, when presented in the raw water that supplies the Water Treatment Plant (WTP), needs to be removed. The toxins can have harmfull effects to the health causing hepatotoxic, neurotoxic and dermatotoxic damage. Most of the Brazilian WTPs treat the water through the conventional water treatment process, covering the stages of coagulation, flocculation, sedimentation, filtering and chlorination. This treatment is considered efficient to remove microorganisms’ cells, including cyanobacterias. However its toxins are not affected, remaining in the treated water. Due to this fact, alternative treatment must be incorporated to the conventional one, trying to remove the microcystin hepatotoxin to concentrations lower or equal to 1 μg.L-1, the maximum allowed value (MAV) according to the Brazilian Ministry of Health Administrative Ruling 518/2004, which defines the rules related to the control and vigilance of the water quality for human consumption. In this context, the objective of the present work was to evaluate the efficiency of the powdered activated carbon’s (PAC), in the removal of the microcystin cyanotoxin present in the water for public supply. Five samples of PAC, made of wood, bone, antracite and coconut, were characterized and, for each one, were determined Freundlich adsorption isotherm . The isotherm showed that the PACs produced from wood presented the highest capacity of microcystin removal. The residuals of microcystin obtained in these tests were adjusted to the logarithmic decay model. Thus, for each PAC, it was established a general equation of the adsorptive process, in order to establish PAC dosages, varying the initial microcystin concentration, to achieve the residual concentration of 1 μg.L-1. The usage of this equation was tested for one sample of PAC, in natural water, using poly-aluminum chloride as a coagulant and the initial concentrations of microcystins of 1, 10 and 100 μg.L-1. The results showed that the dosage of PAC calculated was enough to achieve the desired residual. Besides this, through adsorptive tests, using jar’s equipments, were simulated the stages of coagulation (using alum sulphate and ferric chloride as coagulants), flocculation, sedimentation and filtering of the conventional treatment for natural water and with 100 μg.L-1 of microcystin added. The application of the PAC was performed in two points of the treatment: (1) entrance of the raw water and; (2) before the application of the coagulant. The application in the entrance of the raw water made possible the removal of the toxin under MAV, corresponding to a reduction of, approximately, 99% of the initial concentration of the toxin. Nevertheless, in the point of application before the coagulant, the MAV was not achieved. According to these studies, it was concluded that the best manner of choosing the PAC for microcystin removal is the realization of specific tests like a Freundlich isotherm. For an efficient removal of the toxin, the conventional treatment is efficient, once the adsorption stage is incorporated to the treatment.

As cianotoxinas, potencialmente prejudiciais à saúde dos homens e animais, são toxinas produzidas pelas cianobactérias e que podem estar presentes em reservatórios utilizados para captação de água para abastecimento, sobretudo em função do agravamento das condições sanitárias das bacias hidrográficas. Diante disso, torna-se fundamental que a água esteja adequada ao consumo humano em sua distribuição. Uma das formas de tratamento para remoção das cianotoxinas que vem sendo estudada é por meio do uso de carvão ativado granular &#40;CAG&#41;, cuja eficiência depende de suas características intrínsecas e das condições operacionais. Outra possibilidade para remoção de tais toxinas se dá por meio da utilização de microrganismos capazes de promover sua biodegradação. A presente pesquisa analisou o potencial de remoção de microcistina por meio de adsorção por três diferentes CAGs comerciais &#40;materiais de origem: casca de coco, mineral e osso&#41; e por meio da degradação biológica por dois gêneros de bactérias. Para isso, foi utilizado um extrato de toxina produzido por meio do cultivo de Microcystis aeruginosa &#40;cepa BB005&#41; em meio WC, ao longo de 30 dias, com fotoperíodo de 12 h. Os carvões foram caracterizados de acordo com a massa específica aparente, umidade, pH, teor de cinzas, número de iodo, índice de azul de metileno e área superficial específica. Em seguida, foram realizados ensaios de adsorção com a microcistina &#40;concentração inicial de 100 &#181;g.L-1&#41; para construção de isotermas com tempo de equilíbrio de 1 h. As análises de toxina foram realizadas pelo método ELISA e os dados foram ajustados aos modelos matemáticos de Langmuir e de Freundlich. Os melhores resultados de adsorção foram obtidos a partir do carvão de origem mineral &#40;99&#37; de remoção&#41;, que apresentou valores maiores para número de iodo &#40;710 mgI2.g-1&#41;, índice de azul de metileno &#40;169 mL.g-1&#41;, área superficial específica &#40;911 m2.g-1&#41; e porcentagem de microporos &#40;70&#37;&#41;, com melhor ajuste da isoterma obtido pelo modelo de Freundlich &#40;R2 &#61; 0,88&#41;. Os ensaios de biodegradação da microcistina com os gêneros Sphingomonas sp. e Brevundimonas sp foram realizados com a toxina esterilizada e não esterilizada &#40;concentração inicial de 75 &#181;g.L-1&#41;. Os resultados demonstraram que tais bactérias não foram capazes de degradar a toxina esterilizada. Entretanto, foi observada degradação nos ensaios em que a toxina não estava esterilizada &#40;porcentagem de remoção de 98&#37;&#41;, indicando a presença de algum microrganismo e/ou enzima atuante nesse processo, uma vez que o cultivo da cepa para obtenção do extrato não foi realizado sob condições de assepsia. Recomenda-se, para futuras pesquisas, a identificação do responsável pela biodegradação da microcistina, bem como a aplicação do carvão mineral em maior escala &#40;filtro de leito fixo&#41;. Deste modo, será possível avaliar a formação de biofilme no leito de carvão, e comparar o desempenho da adsorção e da biodegradação na remoção do poluente-alvo em escala mais próxima à real. / The cyanotoxins, which are potentially harmful to the health of humans and animals, are toxins produced by cyanobacteria. They can be found in reservoirs used for water supply, especially due to the degradation of sanitary conditions within the watersheds. Therefore, it is essential to assure potable water for human consumption in its distribution. The use of granular activated carbon &#40;GAC&#41; has been studied for advanced water treatment and cyanotoxins\' removal. The efficiency of such technology depends on activated carbon intrinsic characteristics and operating conditions. Removing such toxins through biodegration by microrganisms is another possibility. The present study was perfomed in laboratory conditions and analyzed microcystin removal by adsorption by three commercial GACs &#40;source materials: coconut shell, mineral and bone&#41; and through the biological degradation by two genera of bacteria. An extract of toxin was produced by the cultivation of Microcystis aeruginosa &#40;strain BB005&#41;, in medium WC throughout 30 days, with a 12 h photoperiod. The activated carbon samples were characterized regarding the apparent density, moisture, pH, ash content, iodine number, methylene blue index and specific surface area. Thereafter, adsorption experiments were conducted with microcystin &#40;initial concentration of 100 &#181;g.L-1&#41; for estimating isotherms considering an equilibrium time of 1 h. The toxin analyses were performed by the ELISA &#40;Enzyme-Linked Immunosorbent Assay&#41; and the data were adjusted to the mathematical models of Langmuir and Freundlich. The best adsorption results were obtained with the mineral carbon &#40;removal percentages of 98&#37;&#41;, which also showed the highest values for the iodine number &#40;710 mgI2.g-1&#41;, methylene blue index &#40;169 mL.g-1&#41;, specific surface area &#40;911 m2.g-1&#41; and percentage of micropores &#40;70%&#41;, with best adjustment of the isotherm through the Freundlich model &#40;R2 &#61; 0.88&#41;. The biodegradation tests of microcystin with Sphingomonas sp. and Brevundimonas sp. were carried out with the sterile and non-sterile toxin &#40;initial concentration of 75 &#181;g.L-1&#41;. The results showed that these bacteria were not able to promote degradation of the toxin when it was sterilized. However, the degradation was observed in those tests in which the toxin was not sterilized &#40;reduction up to 98%&#41;, suggesting the presence of a microrganism and&#47;or an enzyme responsible for this process, since the cultivation of the strain for obtaining the extract was not performed under sterile conditions. As for future research, it is recommendedthe identification of the factor responsible for the biodegradation of the microcystin, as well as the study of the use of the activated carbon from mineral source in a larger scale &#40;fixed-bed filter&#41;. This would help to reach a scale closer to the real water treatment plants and evaluate the biofilm formation in the carbon bed, allowing the comparison of the performance of both adsorption and biodegradation processes in the removal of the target pollutant.

O objetivo deste estudo foi comparar a concentração de flúor do biofilme dental de indivíduos residenteste em áreas com água fluoretada (AF) ou sal fluoretado (SF) e determinar o efeito do dentifrício fluoretado na concentração de flúor [F] do biofilme dental destes indivíduos. Dezesseis indivíduos resendentes em Montevidéu (SF) e dezesseis indivíduos residentes em Porto Alegre (AF) participaram deste estudo randomizado, cruzado e duplo-cego. Profilaxia dental e raspagem supragengivel foram realizaras antes de cada fase experimental. Durante as fases experimentais (14 dias/cada), os indivíduos escovaram os dentes, 2x/dia, com dentifrício fluoretado (DF) ou dentifrício não-fluoretado (DNF). As amostras de biofilme dental foram coletadas 8 horas após a última escovação. As análises de [F] no biofilme dental foram realizadas com um íon epecífico e as leituras foram convertidas em μgF¯/g de biofilme. Equações de estimativas generalizadas foram aplicadas para analisar a variância de medidas repetidas e as diferenças em cada desfecho. Uma maior [F] no biofilme foi observada na área com SF(2.69±0.10 IC 2.48–2.89) em comparação a área com AF (2.44±0.06 IC 2.32-2.57) quando do uso regular de DNF (p = 0.047). Entretanto, não houve diferença significativa na [F] no biofilme entre as áreas com SF (2.60±0.12 IC 2.37-2.83) e AF (2.81±0.10 CI 2.62-3.01) quando do uso de FD (p = 0.153). Adicionalmente, não foi observada diferença siginifcativa na [F] do biofilme quando DF e DNF foram usados nas áreas com SF (p = 0.294) e AF (p = 0.320). A maior [F] no biofilme observada na área com SF, sob uso regular DNF, pode não ter significância clínica, uma vez que ela desapareceu quando o DF foi usado. / The aim of this study was to compare the fluoride concentration in dental biofilm of subjects living in fluoridated- salt (FS) or water (FW) areas and to determine the effect of fluoride dentifrice on the fluoride concentration [F] in dental biofilm of these subjects. Sixteen individuals residing in Montevideo (FS) and sixteen individuals living in Porto Alegre (FW) participated in this randomized, double-blind, crossover study. Dental prophylaxis and scaling were performed prior to each experimental phase. During the experimental phases (14d/each) subjects brushed their teeth, 2x/day, with fluoridated dentifrice (FD) or non-fluoridated fluoride (NFD). Dental biofilm samples were collected 8 hours after the last toothbrushing. Analyses were performed with a fluoride ion-specific electrode and the reading was transformed into μgF¯/g biofilm. Generalized estimating equations were used to analyze the variance for repeated measures and the differences in each outcome. Higher biofilm [F] was found in FS (2.69±0.10 CI 2.48–2.89) compared to FW (2.44±0.06 CI 2.32-2.57) areas under regular use of NFD (p = 0.047). However, no significant differences were found on dental biofilm [F] between FW (2.60±0.12 CI 2.37-2.83) and FS (2.81±0.10 CI 2.62-3.01) areas under FD use (p = 0.153). Furthermore, no significant difference was observed in the biofilm [F] when FD or NFD were used in the FS (p = 0.294) and FW (p = 0.320) areas. The higher dental biofilm [F] was found in FS areas under NFD use may not have clinical significance once it disappeared when FD was used.

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2016-10-19T14:10:20Z No. of bitstreams: 1 Marluce de Souza.pdf: 916762 bytes, checksum: 7d8221ead71185e325b1a223a33b851c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-19T14:10:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marluce de Souza.pdf: 916762 bytes, checksum: 7d8221ead71185e325b1a223a33b851c (MD5) Previous issue date: 2012-08-13 / Food is one of the key elements of tourist motivation and its quality is directly related to drinking water. This study aimed to assess the quality of the water used in food service hotels of the 6th Regional Municipality of Jaboatão Guararapes, PE, Brazil. 15 hotels were inspected and collected 31 water samples for physico-chemical and microbiological between June to December 2009. The hotels were grouped into large (HG) and medium (HM). To determine the Most Probable Number (MPN) of total coliform (TC), thermotolerant (Ct) Broth Lauryl Sulfate Tryptose (CLST) and Pseudomonas aeruginosa in Asparagine Broth used the technique of multiple tubes. A reassessment of the identification and confirmation of fecal coliform samples was performed by PCR. For quantification and identification of Aeromonas samples were used to direct plating method on starch agar with 20 ug / ml ampicillin and add starch 10g/1L for counting pattern (CFU / mL). All health establishments showed irregularity. The turbidity, sulfate and nitrite showed normal values, while chloride, pH and residual chlorine were out of specification. Water wells were contaminated by 25.0% (HG) for CT and Ct and 44.4% and 55.5% (HM) respectively. In reservoirs, the percentage of contamination hotels showed 75.0% (HG) and 77.7% (HM) for CT and Ct. It was observed that 66.6% of the reservoirs showed no contamination at the main entrance of the well water and public water supply. Of the 104 isolates of coliforms analyzed, 15% were species pathogenic environmental and 53.85% have been identified Buttiauxella harsh, Enterobacter aerogenes, Enterobacter gergoviae, Klebsiella ozaenae, Klebsiella planticola, terrigenous Klebsiella, Serratia liquefaciens and Serratia odor, Citrobacter amalonaticus, Citrobacter sp, Enterobacter sp, Enterobacter sakazakii, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Kluyvera ascorbata, myxofaciens Proteus and Providencia sp. The 41 isolates of Escherichia coli have been identified: Stx (-), eae (+) 3 (7.31%); Stx (-), eae (-) 21 (51.21%); eae (+) 1 ( 2.43%); Stx (+), eae (+) 1 (2.43%); StxM1M2 (-), eae (-) 10 (24.3%) PAA (-) aggR (-) 4 (9.75%) PAA (-) aggR (-) multicoli (+), eae (+) EPEC 1 (2.43%). Six (14.63%) strains of E. coli showed virulence factor, with 16.6% originating from reservoirs (HG) and 83.33% (HM). In the pit, Pseudomonas aeruginosa was detected in 25.0% (HG) and 75.0% (HM) and the reservoirs contamination was 75.0% (HG) and 77.7% (HM). , Aeromonas spp were isolated from all water samples (HG) with contamination ranging from 9.0 x 10, 1.9 x 105 wells and 2.0 x 10, 1.4 x 103 CFU / mL in the reservoirs. As for (HM) variation was 2.6 x10, 2.0 x104 CFU / mL in the well and 4.0 x101, 25 x 105 CFU / mL in the reservoir. Of (HM) that used the public water supply values were obtained from 4.0 x 103, 7.0 x 102 CFU / mL. Of the 48 isolates of Aeromonas species were 81.2% and 18.8% environmental pathogenic species have been identified A. schubertii, A. encheleia, A. eucrenophila, A. sober, A. veronii veronii, A. caviae, A. jandaei . The water of the hotel chain of Jaboatão Guararapes -6 th Region showed unsatisfactory levels of bacteriological quality of drinking water, although the water source, coming from public water supply be of good quality and free from contamination as the total and fecal coliforms. The lack of sanitation, rationing and intermittent supply of treated water, requiring the use of water reservoirs which favors the increased likelihood of water contamination. / O alimento é um dos principais elementos de motivação turística e a sua qualidade está diretamente relacionada com a potabilidade da água. Objetivou-se avaliar a qualidade da água utilizada em serviço de alimentação de hotéis da 6ª regional do município do Jaboatão dos Guararapes, PE, Brasil. Foram inspecionados 15 hotéis e coletadas 31 amostras de água para análises físico-química e microbiológica, entre junho a dezembro 2009. Os hotéis foram agrupados em grande porte (HG) e médio porte (HM). Para determinação do Número Mais Provável (NMP) de coliformes totais (CT), termotolerantes (Ct) em Caldo Lauril Sulfato Triptose (CLST) e Pseudomona aeruginosa em Caldo Asparagina utilizou-se a técnica dos tubos múltiplos. A confirmação da identificação e reavaliação das amostras de coliformes termotolerantes foi realizada pela técnica da PCR. Para a quantificação e identificação de Aeromonas as amostras utilizaram-se o método de plaqueamento direto em Ágar Amido com 20 μg/mL de ampicilina e suplemento de amido 10g/1L para a contagem padrão (UFC/mL). Todos os estabelecimentos apresentaram irregularidade sanitária. A turbidez, sulfato e nitrito apresentaram valores normais, enquanto cloreto, pH e o cloro residual estavam fora das especificações. Águas de poços apresentaram contaminação de 25,0% (HG) para CT e Ct e de 44,4% e de 55,5% (HM) respectivamente. Nos reservatórios, os hotéis apresentaram percentual de contaminação 75,0% (HG) e 77,7% (HM) para CT e Ct. Observou-se que 66,6% dos reservatórios não apresentaram contaminação na entrada principal do poço e da água abastecimento público. Dos 104 isolados de coliformes analisados, 15% foram espécies ambientais e 53,85% patogênicas, tendo sido identificadas Buttiauxella agreste, Enterobacter aerogenes, Enterobacter gergoviae, Klebsiella ozaenae, Klebsiella planticola, Klebsiella terrigena, Serratia liquefaciens e Serratia odorífera, Citrobacter amalonaticus, Citrobacter sp, Enterobacter sp, Enterobacter sakazakii, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Kluyvera ascorbata, Proteus myxofaciens e Providencia sp. Os 41 isolados de Escherichia coli, foram identificados: Stx (-), eae(+) 3(7,31%); Stx(-),eae(-) 21(51,21%); eae(+) 1(2,43%); Stx(+),eae(+) 1(2,43%); StxM1M2(-),eae(-) 10(24,3%); pAA(-) ,aggR(-) 4(9,75%); pAA(-) ,aggR(-) multicoli(+), eae(+), EPEC 1(2,43%). Seis (14,63%) cepas de E. coli apresentaram fator de virulência, sendo 16,6% originárias de reservatórios (HG) e 83,33% (HM). No poço, Pseudomonas aeruginosa foi detectada em 25,0% (HG) e 75,0% (HM) e nos reservatórios a contaminação ocorreu em 75,0% (HG) e em 77,7% (HM). As Aeromonas spp foram isoladas de todas as amostras de água dos (HG) com contaminação variando de 9,0 x 10, 1,9 x 105 nos poços e 2,0 x 10, 1,4 x 103 UFC/mL nos reservatórios. Quanto aos (HM) a variação foi de 2,6x10, 2,0x104 UFC/mL no poço e 4,0x101, 25x105 UFC/mL nas dos reservatórios. Dos (HM) que utilizavam água de abastecimento público obtiveram-se valores entre 4.0 x 103, 7.0 x 102 UFC/mL. Dos 48 isolados de Aeromonas, 81.2% eram espécies ambientais e 18,8% espécies patogênicas, tendo sido identificadas A. schubertii, A. encheleia, A. eucrenophila, A. sóbria, A. veronii veronii, A. caviae, A. jandaei.. A água da rede hoteleira do município de Jaboatão dos Guararapes -6ª Região apresentou níveis insatisfatórios de qualidade bacteriológica de água para consumo humano, apesar da água da origem, procedente de abastecimento público ser de boa qualidade e isenta de contaminação quanto aos coliformes totais e termotolerantes. A falta de saneamento básico, o racionamento e a intermitência do fornecimento de água tratada, exige a utilização de reservatórios de água o que favorece o aumento da probabilidade de contaminação da água.

Orientador: Jose Luiz Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-17T12:12:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Constantino_CristinadeAbreu_M.pdf: 2114819 bytes, checksum: 189ec1c7fa681707e31ce5dc34bc0e27 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: No Brasil, a Portaria MS nº. 518/2004 do Ministério da Saúde estabelece, entre outros parâmetros, a análise de coliformes totais, termotolerantes ou Escherichia coli (E. coli) e de bactérias heterotróficos para análise de água para consumo humano, em toda e qualquer situação, incluindo fontes individuais como poços, minas e nascentes. A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA) avalia métodos para diferentes aplicações ambientais, entre outras, para análise de água potável, que se aprovados, são publicados como métodos oficiais no Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Este manual recomenda muitos princípios de reações e métodos para análise de água potável e é muito importantes que se compreendam as limitações e benefícios destes métodos antes de utilizá-los, para garantir a segurança e qualidade microbiológica da água de consumo humano. Os métodos convencionais de análise microbiológica de água para consumo humano requerem um mínimo de 24 horas de incubação, seguidos por procedimentos de confirmação dos resultados positivos, que duram entre 24-48 horas, o que gera uma demanda de métodos mais rápidos de análise. O uso das Placas 3M¿ Petrifilm¿ não está aprovado pela EPA, e, consequentemente, não está publicada no Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Este estudo apresenta resultados comparativos do desempenho da tecnologia 3MTM Placas PetrifilmTM para contagem de Coliformes e E. coli (EC) e Contagem de Aeróbios (AC) contra as metodologias convencionais para as análises de bactérias do grupo coliformes (Endo) e para contagem padrão de bactérias heterotróficas (PCA), através do método de membrana filtrante e técnica de plaqueamento em profundidade, respectivamente, seguindo os procedimentos descritos no protocolo 821-B-03-004, da EPA. As amostras foram obtidas de dois rios que suprem o fornecimento de água potável (antes e após o tratamento na estação de abastecimento), dois poços e duas fontes na região da cidade de Campinas, estado de São Paulo, Brasil. A água bruta dos rios foi utilizada para contaminar a água potável, e em seguida, foi realizado estresse por cloração, (0.1mg/L ¿ 5 minutos); a água dos poços e fontes estava naturalmente contaminada. Parâmetros físico-químicos foram avaliados. A mediana das contagens de coliformes e E. coli para água de consumo humano oriunda das estações de tratamento, com as 3MTM Placas Petrifilm EC foi igual a 1,9085 e para o meio Endo igual a 1,8603. O resultado do teste de Mann-Whitney foi W = 2786,5 o que demonstrou que não se pode rejeitar a igualdade dos métodos, já que W é maior do que 2525,0. O método Petrifilm EC apresentou menor variabilidade com pvalor = 0,014, com menor desvio padrão para o método EC (0,16), do que o método Endo (0,29) e maior precisão, com Coeficiente de variação (CV) = 8,43 para EC x CV = 15,91 para ENDO. Para amostras de água de fontes e poços não tratados, 40 resultados de contagens de coliformes foram avaliados e o método 3MTM Petrifilm EC apresentou recuperação estatisticamente inferior do que o método de referência, porém com maior precisão com CV=12, 26 para o método EC x CV = 16,44 para o método ENDO. Para contagens de bactérias heterotróficas, as amostras das três matrizes água foram analisadas conjuntamente. Não houve diferença na recuperação com o método 3MTM Petrifilm AC, pois W = 8455,5 é maior do que 8145, 0, com medianas de 2,0294 e 2,0212 para o método PCA, com p-valor de 0,253. O desvio padrão de 0,40 para o 3MTM Petrifilm AC e 0,49 para o método PCA demonstram que os métodos apresentaram recuperação muito similar das colônias e superioridade na precisão do método 3MTM Petrifilm AC, com CV = 19,78 x CV = 25,76 para o método PCA. Observou-se que não houve diferença estatística significativa e que há uma forte correlação entre os métodos convencionais e as placas 3MTM Petrifilm. A técnica 3MTM Petrifilm é rápida, padronizada, confirmatória e precisa e com base nestes resultados sugere-se que pode ser utilizada como um método prático para análise de bactérias heterotróficas, coliformes e E. coli em água de consumo humano, alternativamente à metodologia convencional, atendendo à demanda das empresas de alimentos, bebidas e abastecimento de água / Abstract: In Brazil the normative MS nº. 518/2004 of Health Agency establishes, among others parameters, the analysis of total, thermotolerant coliforms or Escherichia coli (E coli) and of heterotrophic bacteria for drinking water, including springs, wells and other sources of human drink water. Many principles of reactions are recommended for water potability analysis in the Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater that proclaim the validated method for water analysis, sand are very important to understand the limitations and benefits of these methods before the use of these, to guarantee the security and microbiological quality of the human drinking water. The US Environmental Protection Agency (EPA) evaluates methods for many environmental uses, between others, to drinking water analysis, that been approved will be published as official methods in the Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. This Standard recommend that many reaction principle¿s and methods for drinking water analysis and is very important that be understood the limits and benefits of those methods before using it, for warranty the safety and microbiological quality of human drinking water. The conventional methods of microbiological water analysis of human consumption requires a minimum of 24 hour of incubation, followed for confirmatory procedures of the positive results, that last between 24-48 hours, what it generates a demand of faster methods of analysis. The use of 3M¿ Petrifilm¿ Plates is not approved by the EPA and consequently is not published in the Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. This study shows comparative results from the performance of the technology 3MTM PetrifilmTM Plates for counting of coliforms and E. coli (EC) and counting of aerobic organisms (AC) versus the conventional methodologies for the analyses of coliforms bacteria (Endo) and for standard counting of heterotrophic bacteria (PCA), through the method of membrane filtration and pour plate technique, respectively, following the protocol EPA 821-B-03-004 procedures. Samples were obtained from two rivers that are suppliers of drinking water (prior and after the supplier station treatment), two wells and two fountains in the Campinas city region, São Paulo state/ Brazil. The raw river water was used to spike drinking water, after chlorination stress [0.1mg/L ¿ 5 minutes]; wells and fountains were naturally contaminated. Physical-chemical parameters were evaluated. Median was EC = 1,9085 and Endo = 1,8603. The result from Mann-Whitney test was W = 2786,5, that shows the equality between methods can not be reject since W is > 2525,0. Petrifilm method shows lower variability with p-value = 0,014, with lower Standard Deviation to EC (0,16) than Endo (0,29) and higher precision, with CV = 8,43 for EC vs. CV = 15,91 for ENDO. For the untreated water from wells and fountains, 40 coliforms results were evaluated and EC results were statistically different and lower than the reference method, bur higher precision with Coefficient of Variation (CV) = 12, 26 for EC method vs. CV = 16,44 to ENDO method. For heterotrophic counts, the samples for 3 matrices were analyzed together. There is no recovery difference for 3MTM Petrifilm AC method since W = 8455,5 greater than 8145,0 with medians of 2,0294 and 2,0212 for PCA method, with a p- Value of 0,253. The Standard Deviation of 0,40 for 3MTM Petrifilm AC and 0,49 for PCA method shows that both methods presents a very similar recover of colonies and the superiority of precision of the 3MTM Petrifilm AC method, with CV = 19,78 vs. CV = 25,76 for PCA method. Was observed that there is no statistic significant difference and there is a strong correlation between the traditional and 3MTM Petrifilm Plates. The 3MTM Petrifilm technique is rapid, standardized, confirmatory and precise and based in these results should be suggested that it can be used as a practical method for heterotrophic bacteria, coliforms and E. coli analysis in human drinking water, alternatively to the conventional methodology, attending the demand of the companies of food, beverages and water supply stations / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestre em Ciência de Alimentos

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:36:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:59:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 03871.pdf: 2892098 bytes, checksum: 5369857479c6fb9952c9855c38d0ee35 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP