Made available in DSpace on 2015-09-25T12:18:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Franklin Vidal de Freitas.pdf: 1462058 bytes, checksum: 78316e010842c1bfd374d0a5ee99f550 (MD5) Previous issue date: 2010-04-16 / Piscicultural activities in Brazil are growing in fast pace due to their profitability and rapid economic return to producers, besides the fact of being considered the best way to produce first quality protein. However, they generate a considerable amount of effluents that are usually discharged in the environment without any suitable treatment, bringing negative environmental consequences to hydric bodies. Aquatic macrophytes have been used for a long time in treatment of aquaculture effluents, acting as bioremediators to remove compounds of the medium. Recent studies have been reporting the use of probiotics to ameliorate effluents and to reduce organic load in water. The present study is aimed to assess the efficiency of aquatic Eichhornia crassipes macrophytes, associated with probiotics, in bioremediation of effluents produced by pisciculture. Its specific objectives are: 1) to examine physical and chemical variables of effluent from fish tanks treated with Eichhornia crassipes and probiotics, 2) to quantify the green biomass produced by Eichornia crassipes grown in effluents from fish tanks and 3) to propose the development of viable technology in the region for treating pisciculture effluents through bioremediation technique, using Eichhornia crassipes and probiotics. The research was done in the laboratories of the Universidade Federal da Paraíba, Areia/Pb, using fiberglass recipients capable to contain 310 litres of fish tanks effluents, submitted to 3 different treatments: T1 (with Eichhornia crassipes), T2 (with probiotics), T3 (with Eichhornia crassipes and probiotics) and and 1 control recipient (with nor Eichhornia crassipes neither probiotics). The treatments were divided into 3 experimental blocks, and samples for physical and chemical analyses were collected every four days, with a total of twelve days for each block. The delineation was in full randomised blocks. The results of analyses were subjected to variance analysis (ANOVA-one-way) and average values were compared by Tukey's test (p<0,05). The results showed qualitative improvement of physical and chemical properties of the effluents submitted to treatments 1 and 3, presenting significant differences (p<0,05) between the average values of CO 2 , pH and turbidity; BOD diminished in all three treatments but without significant differences. The removal of Total Inorganic Nitrogen in treatments 1, 2, and 3 were of, respectively, 70,9, 54,1 and 73,5 %; the removal of total Phosphorus in treatments 1, 2, and 3 were, respectively, of 85,8, 25,0 and 89,0 %. At the end of the experiment we found in the Eichhornia crassipes submitted to treatments 1 and 3 an increase of humid biomass of, respectively, 132,8 and 134,1%. We observed, also, that through techniques of bioremediation utilizing Eichhornia crassipes it is possible to improve the quality of fish farming effluents and that its association with probiotics does not increase significantly its performance. To great advantage in the use of these vegetables is in their easy handling, quick adaptation and, mainly, in their high primary productivity, being able to temper the load of nutrients thrown in effluents it and decelerate the process of eutrophication of the receiver bodies. / As atividades piscícolas vêm crescendo num ritmo acelerado no Brasil devido a sua lucratividade e retorno rápido ao produtor, além de serem consideradas as melhores para a produção de proteína de primeira qualidade. Porém, geram uma quantidade considerável de efluentes que geralmente são dispostos no ambiente sem nenhum tratamento prévio, trazendo consequências ambientais negativas aos corpos hídricos. As macrófitas aquáticas são utilizadas desde bastante tempo atrás para o tratamento de efluentes aquícolas agindo como biorremediadores ao remover compostos do meio. Também começam a surgir estudos que relatam a utilização de probióticos no melhoramento de efluentes e na diminuição da carga orgânica da água. O presente trabalho objetivou avaliar a eficiência do uso da macrófita aquática Eichhornia crassipes associada com probióticos na biorremediação de efluentes de piscicultura. Os objetivos específicos foram: 1) analisar as variáveis físicas e químicas de efluente de tanques de piscicultura tratados com Eichhornia crassipes e probióticos, 2) quantificar a biomassa verde produzida por Eichornia crassipes, cultivada em efluentes de tanques de piscicultura, e 3) Propor o desenvolvimento de tecnologia viável na região para tratamento de efluentes de piscicultura com técnica de biorremediação, utilizando Eichhornia crassipes e probióticos. O trabalho foi realizado na área do módulo de Piscicultura da Universidade Federal da Paraíba, em Areia/PB, onde foram utilizadas caixas de fibra de vidro, com capacidade para 310 litros, contendo efluente de tanques de piscicultura, distribuídas em 3 tratamentos e 1 controle: T1 (com Eichhornia crassipes), T2 (com probióticos), T3 (com Eichhornia crassipes e probióticos) e controle (sem Eichhornia crassipes e probióticos). Os tratamentos foram divididos em 3 blocos experimentais e as coletas para as análises físicas e químicas foram realizadas a cada 4 dias, com duração total de cada bloco de 12 dias. O delineamento foi em blocos completos casualizados. Os resultados das análises foram submetidos a analise de variância (ANOVA-one-way) e as médias comparadas pelo teste de Tukey (p<0,05). Os resultados mostraram melhoramento das condições físicas e químicas da qualidade do efluente nos tratamentos 1 e 3, apresentando diferenças significativas (p<0,05) entre as médias dos valores de CO 2 , pH e turbidez, a DBO 5 apresentou diminuição em todos os tratamentos mas sem diferenças significativas. As remoções de Nitrogênio Inorgânico Total nos tratamentos 1, 2, 3 foram de 70,9, 54,1 e 73,5%, respectivamente, as remoções de Fósforo total nos tratamentos 1, 2, 3 foram de 85,8, 25,0 e 89,0%, respectivamente. Ao final do experimento observou-se um aumento de biomassa úmida, nas Eichhornia crassipes dos tratamentos 1 e 3, de 132,8 e 134,1%, respectivamente. Foi observado que através de técnicas de biorremediação utilizando Eichhornia crassipes pode-se melhorar a qualidade de efluentes de piscicultura e que a sua associação a probióticos não aumenta significativamente seu desempenho. A grande vantagem em se utilizar esses vegetais é devido ao seu fácil manuseio, rápida adaptação e, principalmente, a alta produtividade primária, podendo amenizar a carga de nutrientes dos efluentes a serem lançados e desacelerar o processo de eutrofização dos corpos receptores.

O desenvolvimento de cultivos eficientes utilizando sistemas fechados de cultivo com recirculaÃÃo de Ãgua à necessÃrio para uma aquicultura sustentÃvel. Esta pesquisa visou quantificar, identificar grupos bacterianos e realizar antibiograma das espÃcies do gÃnero Vibrio presentes na Ãgua de recirculaÃÃo usada para cultivo de uma estaÃÃo de piscicultura marinha experimental. As amostras de Ãgua foram coletadas do sistema de cultivo no perÃodo entre setembro de 2007 e maio de 2008, perfazendo um total de 8 coletas envolvendo o perÃodo de chuva e estiagem. Os parÃmetros ambientais ficaram dentro dos padrÃes estabelecidos pela legislaÃÃo brasileira. Os nÃmeros mais provÃveis (NMP) de coliformes totais e termotolerantes variam em P1 e P6 respectivamente: (P1) de < 1,8 a 3,4 por 10 e de padrÃo em placa (CCP) das Unidades Formadoras de ColÃnias (UFC) por mililitro das bactÃrias heterotrÃficas entre os pontos oscilaram de < 10 a 2,5X10 (7) UFC/mL. O nÃmero de colÃnias de Vibrio em P1, P2 e P6 oscilou de 10 a 2,37 X 10 (4) UFC/mL. Forma identificadas 40 cepas das 51 isoladas de amsotras de Ãgua entre as bactÃrias heterotrÃficas. Estas se mostraram pertencentes a 13 gÃneros distintos, sendo Aeromonas, Leuconostoc e Vibrio, as mais frequentes. As culturas com capacidade de nitrificaÃÃo provindas de amostras de Ãgua se distribuiram em 8 gÃneros diferentes, sendo encontrados com maior freqÃÃncia Arthorbacter, Alcaligenes Paracoccus e Vibrios. Em Agar Tiossulfato Citrato Bili-Sacarose (TCBS) foram isoladas e identificadas espÃcias da famÃlia Vibrionaceae. Dos 28 isolados das amostras de Ãgua foram identificadas 20 estirpes. As estirpes identificadas pertenciam a 10 diferentes espÃcies V. coralliitycus, V. metschnikovii e V. orientalis, tiveram maior freqÃÃncia. Os isolados identificados foram submetidos a antibiograma. Todas as cepas foram sensÃveis ao sulfazotrim, ao cloranfenicol, a estreptomicina, oxitetraciclina, e a nitrofurantoina. Entre a microbiota de vibrios da Ãgua no sistema forma encontrados 40% das estirpes sendo resistentes ao Ãcido nalidÃxico, 30% a cefotaxina e a ampicilina, 5% ao florfenicol, a tetraciclina, a cefalotina e agentamicina. O perfil mais freqeunte de resistÃncia dos isolados foi o CTX-NAL (44,5%) (4/9). Do total de estirpes isoladas, nove (45%) (9/20) se mostraram com um perfil de resistÃncia mÃltipla a seis classes diferentes de antimicrobianos. Foi observada nessa pesquisa a resistÃncia aos antimicrobianos: cefotaxima, Ãcido nalidÃxico, gentamicina, cefalotina, ciprofloxacino, ampicilina, tetraciclina e florfenicol, podendo estar relacionada à caracterÃstica plasmidial. Estudos sobre a diversidade da microbiota com particular Ãs populaÃÃes de Vibrio nesses ambientes sÃo de extrema importÃncia para a avaliaÃÃo da extensÃo da gravidade em eventos de doenÃas bacterianas. Pesquisas sobre bactÃrias nitrificantes entre a populaÃÃo de bactÃrias heterotrÃficas dentro do sistema de cultivo de organismos marinhos sÃo importantes para estabelecer os parÃmetros biolÃgicos e garantir a sustentabilidade do cultivo / This research aimed to quantify, identify and perform antibiotic bacterial groups of the genus Vibrio in the water recirculation to the growing of a marine fish experimental station. Water samples were collected from the cultivation system in the period between September 2007 and May 2008, a total of eight collections involving the rainy and dry seasons. Environmental parameters were within the standards established by Brazilian legislation. The most probable number (MPN) of total coliforms and thermotolerant vary in P1 and P6, respectively: (P1) <1.8 to 3.4 per 10 sqm and standard plate (CCP) of colony forming units (CFU) per milliliter of heterotrophic bacteria between points ranged from <10 to 2.5 x 10 (7) CFU / mL. The number of colonies of Vibrio P1, P2 and P6 ranged from 10 to 2.37 X 10 (4) CFU / mL. Form identified 40 strains isolated from 51 amsotras water between heterotrophic bacteria. These proved to belong to 13 distinct genres, and Aeromonas, Vibrio, and Leuconostoc, the most frequent. Cultures with nitrification capacity coming from water samples were distributed in eight different genera, being found more frequently Arthorbacter, Alcaligenes, and Paracoccus Vibrios. Bili agar Thiosulfate citrate-sucrose (TCBS) were isolated and identified species of the family Vibrionaceae. Of the 28 water samples isolated from 20 strains were identified. The strains identified belonged to 10 different species V. coralliitycus, V. metschnikovii and V. orientalis, had a higher frequency. The isolates identified were subjected to sensitivity. All strains were sensitive to sulfazotrim, chloramphenicol, streptomycin, oxytetracycline and nitrofurantoin. The profile over freqeunte resistance of isolates was CTX-NAL (44.5%) (4 / 9). Of the total isolates, nine (45%) (9 / 20) is shown with a profile of multiple resistance to six different classes of antimicrobials. Was observed in this study antimicrobial resistance: cefotaxime, nalidixic acid, gentamicin, cephalothin, ciprofloxacin, ampicillin, tetracycline, and florfenicol, and may be related to the characteristic plasmid.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência da velocidade ascensional de recirculação e da estratégia de alimentação na eficiência de um reator anaeróbio com biomassa imobilizada operado em bateladas seqüenciais tratando efluentes provenientes de um laticínio de pequeno porte. Avaliaram-se três condições operacionais com valores de velocidade de 0,2 m.h-1, 3,8 m.h-1 e 6,4 m.h-1, com tempo de ciclo de 48 horas. Finda esta etapa, avaliou-se a influência do volume tratado na eficiência do sistema. Nesta avaliação, o tempo de ciclo foi de 24 horas e estudaram-se duas condições experimentais, nas quais diariamente o reator era alimentado com 50% e 67% de seu volume. O reator, com volume total de 1000 L, foi instalado em área próxima ao laticínio. O suporte (\"biobob\") utilizado para imobilização da biomassa foi um enchimento plástico preenchido com espuma de poliuretano. A alimentação foi feita com efluentes oriundos do laticínio escola da Prefeitura do Campus USP Pirassununga - PUSP-P com carga orgânica variável, de acordo com suas atividades. O monitoramento do reator foi realizado através de análises de demanda química de oxigênio (DQO) em amostras filtradas em membrana de poro 1,2 &micro;m e brutas, nitrogênio total Kjedahl e amoniacal, alcalinidade a bicarbonat o e ácidos voláteis totais. Verificada a estabilidade do sistema, realizaram-se amostragens temporais para medida de concentração de substratos e metabólitos intermediários. A biomassa oriunda do inóculo e do reator nas três primeiras condições experimentais foi analisada através de exames de microscopia de contraste de luz e fluorescência, análises de biologia molecular e atividade metanogênica específica. O período total de monitoramento no estudo da influência da velocidade ascensional de recirculação fo i de 570 dias. As eficiências médias de remoção de matéria orgânica em amostras brutas foram 82 &plusmn; 11 %; 84 &plusmn; 9%; 87 &plusmn; 9 %, quando as velocidades foram de 0,2 m.h-1, 3,8 m.h-1 e 6,4 m.h-1, respectivamente. As eficiências médias de remoção de matéria orgânica em amostras filtradas foram 82 &plusmn; 9%; 83 &plusmn; 13 %; 87 &plusmn; 9 %, quando as velocidades foram de 0,2 m.h-1, 3,8 m.h-1 e 6,4 m.h-1, respectivamente. Não foram verificadas diferenças significativas entre as eficiências de remoção de matéria orgânica à medida que a velocidade ascensional aumentou, todavia percebeu-se diminuição no desvio padrão de tal parâmetro, favorecimento no processo de geração e consumo de ácidos e aumento na velocidade de conversão da matéria orgânica. Os resultados das análises de biologia molecular demonstraram que a biomassa se modificou adaptando-se ao efluente, mas apresentando pouca variação entre as duas últimas condições operacionais. Quando o tempo de ciclo foi diminuído para 24 horas, e o sistema alimentado com 50% e 67% de seu volum e reacional, também não se verificou diferenças significativas em relação à eficiência de remoção de matéria orgânica, todavia a última condição operacional a que proporcionou maior volume de efluente tratado por dia. Conclui-se que o ASBBR foi eficiente, robusto e confiável para o tratamento de efluentes de laticínios nas condições de operações testadas. / The aim of the present study was to evaluate the influence of the recirculation rate and feed strategy on the efficiency of an Anaerobic Sequencing Batch Biofilm Reactor - ASBBR -treating effluents from a small dairy industry. Three operational conditions were studied in which the recirculation rate was 0.2 m.h-1, 3.8 m.h-1 e 6.4 m.h-1 and the cycle time was 48 h. When this assay was finished, the cycle time was decreased to 24 hours and two operational conditions were studied, in which the reactor was fed with 50% and 67% of its reaction volume, respectively. The reactor with total volume of 1000L was assembled in an area closed to the dairy. The biomass was immobilized in plastic supports containing polyurethane foam. The reactor was fed by effluents from the dairy school ( Prefeitura do Campus USP Pirassununga - PUSP-P) with organic loading rate variable according to the operations occurred in the plant. The system was monitored through chemical oxygen demand (COD) analyses, and measurements of nitrogen, alkalinity and volatile acids concentrations. When stability was verified, temporal profiles of substrate and metabolites concentrations were obtained. The biomass from the inoculum and from the reactor (operational conditions 1, 2 and 3) was analyzed through microscopic exams, molecular biology analyses and specific methanogenic activity assays. The monitoring period for the study of the influence of the recirculation rate lasted 570 days. The average efficiencies of organic matter removal were 82 &plusmn; 11 %; 84 &plusmn; 9%; 87 &plusmn; 9 %, when the velocities were 0.2 m.h-1, 3.8 m.h-1 e 6.4 m.h-1, respectively. The average efficiencies of organic matter removal in filtrated samples were 82 &plusmn; 9%; 83 &plusmn; 13 %; 87 &plusmn; 9 % when the velocities were 0.2 m.h-1, 3.8 m.h-1 e 6.4 m.h-1, respectively. Statistic differences were not verified; nevertheless it was possible to observe that the values of standard errors decreased, the production and consumption of the volatile acids improved and the rate of organic matter removal increased when the velocity was rose. The results from the molecular biology analyses showed that the biomass changed and adapted to the treatment conditions, presenting low variation along the last condition. When the cycle time was decreased to 24 hours, and the system was fed with 50% and 67%, statistic difference among the efficiencies were again not observed, nevertheless, the latter condition resulted in the highest daily treated volume. It was possible to conclude that the ASBBR was efficient, robust and reliable in treating dairy effluents at the practiced conditions.

Após a construção do Emissário Submarino de Esgoto de Santos, todo efluente da cidade de Santos e parte de São Vicente passou a ser descartado na Baía de Santos após Pré-condicionamento. Diante desse aspecto a CETESB iniciou monitoramento de controle sobre os materiais que estão sendo lançados pelo emissário. Nessa dissertação foram estudadas amostras de sedimentos no entorno dessa malha de monitoramento. A partir de duas coletas em períodos distintos - Abril de 2004 e Outubro de 2004 - obtiveram-se 20 amostras de sedimentos. Nessas amostras foram realizadas análises granulométricas e químicas (elementos maiores e traços determinados por DRX e ICPOES para 16 elementos com predomínio de metais). Os resultados granulométricos obtidos nas amostras de sedimentos mostraram serem esses constituídos predominantemente por areias e sedimentos em suspensão. A dispersão dessas frações sofre influência direta do fluxo dos materiais descartados pelo emissário. Dos diversos elementos analisados detectou-se que o Cobalto (Co) e Enxofre (S) ultrapassaram os limites de referência utilizados. O elemento Bário exibiu sempre concentrações elevadas nas análises realizadas. Foi notado, por outro lado, que a distribuição dos elementos Cu, Zn, Cr, Mn e Ni, sempre exibiu maiores concentrações no período de maior pluviosidade. Esses resultados corroboram para a indicação que alguns desses elementos químicos (Cu, Zn, Cr, Mn e Ni) devem provir de materiais intemperizados de rochas do entorno e que outros elementos (Co e S) possuem uma contribuição antropogênica sobre os sedimentos depositados pelo emissário. A determinação das razões C/N e C/S não permitiu determinar se a carga de efluentes do emissário contribui para o aumento do teor de matéria orgânica. Os resultados obtidos e interpretações realizadas conduzem a confirmar a influência do emissário sobre os sedimentos de fundo do seu entorno. Esses diversos resultados apontam para uma indicação de que o tratamento dos efluentes na Estação de Pré-Condicionamento de Esgoto de Santos não é o ideal, visto que alguns elementos considerados poluentes encontram-se depositados nos sedimentos analisados. / After the construction of the Ocean Outfall of Santos\'s sewage, all of Santos\'s and part of São Vicente\'s effluents started to be discarded in the Santos Bay after Preconditioning. In light of that aspect, CETESB began a monitoring control of the materials dumped through the emissary. In this dissertation sediments samples in the environment of that monitoring mesh. From two collections in different periods - April 2004 and October 2004 - 20 samples of sediments were obtained. Granulometric and chemical analyses (larger and trace elements for DRX and ICP-OES for 16 elements with prevalence of metals) were developed. The granulometric results obtained in the sediment samples showed that those were predominantly constituted by sands and sediments in suspension. The dispersion of the prior fractions suffers direct influence of the flow of discarded materials by the emissary. Of the several analyzed elements, it was detected that the Cobalt (Co) and Sulfur (S) concentrations surplused the reference limits. The element Barium (Ba) was always highly concentrated in analysis. It was noticed, on the other hand, that the distribution of the elements Copper (Cu), Zinc (Zn), Chromium (Cr), Manganese (Mn) and Nickel (Ni), always exhibited larger concentrations in the period of greater rainfall. Those results corroborate the indicators that some of those chemical elements (Cu, Zn, Cr, Mn and Ni) comes from materials of naturally eroded rocks and that other elements (Co and S) were deposited by the emissary, constituting anthropogenic actions. The determination of the Carbon/Nitrogen (C/N) and Carbon/Sulfur (C/S) reasons didn\'t determine if the deposit of the emissary\'s effluents contributes in the increase of the concentration of organic matter. The results and interpretations obtained in the experiments confirm the emissary\'s influence on the environment\'s bottom sediments. Those results point that the effluent treatment in the Sewer\'s Pre-conditioning Station in Santos is not ideal, because some elements, considered pollutants, are found in deposits in the analyzed sediments.

A crescente industrialização acompanhada do uso de metais pesados nos processos industriais nas últimas décadas resultou num aumento da contaminação do meio ambiente, principalmente em ambientes aquáticos. Assim, sendo a água um recurso natural de suma importância para a vida, métodos de tratamento de efluentes tornam-se indispensáveis para empresas geradoras de efluentes. O objetivo desse trabalho é a utilização de um sistema de troca iônica constituído por micro-colunas de resinas catiônicas e aniônicas para adsorção de metais pesados de soluções industriais, visando à recirculação de água de lavagem de processos de galvanoplastias. As resinas utilizadas são: Amberlyst 15 WET e Amberlyst A-21; Dowex Marathon C e Dowex Marathon A; Purolite C-150 e Purolite A-850. Também se avalia a eluição dos íons metálicos nas resinas em questão. O efeito que a temperatura possui na eluição é avaliado para as resinas catiônicas, Purolite C-150 e Dowex Marathon C. A cinética e a termodinâmica de adsorção do cromo trivalente e do zinco são avaliados. A metodologia consiste em realizar experimentos de adsorção e eluição em colunas de troca-iônica e experimentos de adsorção em batelada para análise da cinética e termodinâmica dos íons presentes em solução. Os resultados mostram que a qualidade da água após a adsorção nos três sistemas propostos está de acordo com os valores permitidos pela Resolução CONAMA 357/05. Analisando os resultados da eluição nas resinas se verifica que o aumento da temperatura favorece a remoção de íons presentes nos sítios de troca da resina, com exceção do cromo trivalente. As reações de troca-iônica dos íons Cr3+ e Zn2+ seguem os modelos de reação pseudo-segunda ordem. A natureza das reações de troca-iônica do cromo trivalente nas resinas estudadas é exotérmica e a do zinco é endotérmica. / The increasing industrialization carried out with the use of heavy metal in industrial processes over the last decades resulted in increasing environmental contamination, mainly in aquatic environments. Thus, as water is an extremely important natural resource for life, effluent treatment methods become essential for effluent generating companies. This work aims at using an ionic exchange system made of micro-columns of both cathionic and anionic resins for heavy metals adsorption of industrial solutions, for the recirculation of wastewater from electroplating processes. The resins used are: Amberlyst 15 WET and Amberlyst A- 21; Dowex Marathon C and Dowex Marathon A; Purolite C-150 and Purolite A-850. An evaluation of the metallic ions elution is also carried out for such resins. The effect of temperature on the elution is assessed for cathionic resins, Purolite C-150 and Dowex Marathon C. The adsorption kinetics and thermodynamics for trivalent chrome and zinc are assessed. The methodology consists of carrying out experiments of adsorption and elution in ion exchange columns and experiments of adsorption by batch for both kinetic and thermodynamic analyses of ions present in the solution. The results show that the water quality after the adsorption in all three systems proposed is in accordance with the values allowed by the CONAMA 357/05 Resolution. By analyzing the results of the elution in the resins, one can observe that the temperature increase favors the removal of ions present in resin-exchange sites, except for the trivalent chrome. The reactions of ionic exchange of Cr3+ and Zn2+ ions follow the models of pseudo-second order reaction. For the resins analyzed, the nature of ionic exchange reactions of the trivalent chrome is exothermic and of the zinc is endothermic.

Prever a hidrodinâmica das águas e a dispersão de contaminantes nos corpos dágua, principalmente em regiões costeiras, tem sido um problema a ser enfrentado por engenheiros, devido ao aumento dos impactos ambientais que envolvem as obras e a gestão da engenharia costeira. O uso de modelagem matemática como ferramenta de avaliação tornou-se imperativo para tais estudos. O principal objetivo desta Tese é fazer uma análise crítica da utilização da ferramenta de modelagem matemática na avaliação da dispersão de efluentes leves. A área de estudo engloba a RMBS, com ênfase no Sistema Estuarino de Santos / São Vicente. Para a efetivação desta análise são utilizados três modelos hidrodinâmicos - MIKE 21, POM e Delft3D. Esta abordagem apresentou significativa contribuição para as principais conclusões desta Tese e demonstrou, na prática, as diferenças na utilização dos modelos numéricos hidrodinâmicos. Os resultados dos três modelos utilizados apresentaram-se satisfatórios, sendo que os coeficientes de correlação encontrados, entre os resultados das simulações e dados de medição de campo, para o período de Verão de 2002 foram para o MIKE 21 de 0,63 (considerado 20 dias de processamento); o Delft3D de 0,80 (20 dias) e o POM de 0,70 (30 dias), para a Componente x (Componente E-W do vetor velocidade). Os resultados da modelagem com o POM e o Delft3D, comparados com os dados de medição de campo, imprimiram confiabilidade aos dados de correntes extraídos para o Ponto de Lançamento do Emissário de Santos/São Vicente. Neste ponto a máxima velocidade encontrada, na média da profundidade, foi de 0,27 m/s e, somente na superfície esta velocidade pode chegar a 0,35 m/s. Para a avaliação da dispersão da pluma deste emissário, foi utilizado o sistema especialista CORMIX e seus resultados mostraram que para velocidades de 0,27 e 0,18 m/s as diluições iniciais são superiores a 100 e que nas velocidades 0,08 e 0,12 m/s a diluição inicial é menor que 100. Julga-se que este trabalho contribuiu para a obtenção de um grau maior de conhecimento sobre as questões práticas da modelagem hidrodinâmica. Ou seja, esta contribuição é um passo fundamental para que o assunto seja visto de uma forma mais realista, mostrando e discutindo as características e limitações teóricas e práticas existentes em cada modelo utilizado, sob a ótica da engenharia. / The prediction of the hydrodynamic water circulation and pollutants dispersion, mainly in coastal areas, has been a problem that engineers have been facing. This is due to the increase environmental impacts that involve coastal engineering work and management. The usage of mathematic modeling as assessment tool is necessary for these studies. The main purpose of this Thesis consists in using hydrodynamics models in order to evaluate the hydrodynamical behavior in the region, and to study the effluents dispersion by approaching the marines pollution issue mainly concerning domestic wastewater, and petroleum byproducts leakage. The study area is located in the Central Coast of São Paulo State, named Baixada Santista. The highlighted area analyzed is Santos / São Vicente Estuarine System. Three hydrodynamics models were used - MIKE 21, POM and Delft3D. This approach presented a significant contribution for the main conclusions of this Thesis, and it shows the differences among the hydrodynamics mathematical models. The three models presented good results, the correlation coefficients that were found for the Summer of 2002 were 0.63 for MIKE 21 (considering 20 days of processing); 0.80 for Delft3D (20 days); and 0.70 for POM (30 days), for Component x (Component E-W of velocity vector). In the Point of Santos / São Vicente Outfall Discharge, the maximum depth average velocity reaches 0.27 m/s, and in first layer (surface) the velocity can reach 0.35 m/s. In the assessment of plume dispersion for this outfall, was used the software CORMIX and the results has shown initial dilution higher than 100 for the velocities of 0.27 and 0.18 m/s; and initial dilution lower than 100 for the velocities of 0.08 and 0.12 m/s. This Thesis contributed to obtain a better knowledge about hydrodynamic mathematic modeling. The research reveals a realistic point of view of the characteristics and limitations, in theoretical and practical terms, existing in each model used, from engineering perspective.

Esta pesquisa teve como objetivo quantificar a emissão de metano (CH4) proveniente da vinhaça presente em diferentes sistemas de armazenamento e transporte e, adicionalmente, avaliar, por técnicas independentes de cultivo, a microbiota funcional relacionada à produção deste gás. Para atingir esta meta foram realizados três estudos complementares. O primeiro abordou a caracterização dos sistemas de armazenamento e transporte de vinhaça encontrados no Brasil baseado em um questionário aplicado às usinas produtoras de etanol. O segundo visou quantificar as emissões de CH4 em condições de campo provenientes da vinhaça nos canais e tanques e também em laboratório em um estudo de incubação. O terceiro estudo avaliou a microbiota funcional associada à emissão de CH4 através de técnicas independentes de cultivo, como PCR em tempo real (qPCR) e pirosequenciamento. As análises microbiológicas indicaram que as emissões de CH4 são produzidas, preferencialmente, através da decomposição anaeróbia do material orgânico dissolvido da vinhaça depositados no fundo dos sistemas. Estas emissões não são desprezíveis e devem ser consideradas nos cálculos de pegada de carbono do etanol. Nos canais sem revestimento a emissão média em dois anos safras consecutivos apresentou valor de 0,75 kg CO2 eq m-3 de vinhaça, aproximadamente 5 vezes superior às emissões na parte revestida. Nos tanques a emissão foi aproximadamente setenta vezes inferior quando comparada ao canal revestido. O experimento de incubação auxiliou no entendimento de que a vinhaça sozinha não produz quantidades significativas de CH4. Entende-se que os nichos microbianos metanogênicos provavelmente são formados no sedimento, enquanto que a vinhaça mantém as condições de anaerobiose do sedimento necessárias à metanogênese e fornece nutrientes para acelerar a reação. O gênero Methanobrevibacter se mostrou dominante na comunidade microbiana metanogênica, conforme demonstrado pelo pirosequenciamento do gene 16S rRNA. Houve correlação positiva entre a abundância do gene 16S rRNA de Arquéia e dos genes funcionais mcrA e mba com a emissão de CH4. As informações sobre produção e emissão de CH4 e das características da vinhaça constituem informações importantes para tomada de decisão sobre a mitigação e/ou aproveitamento do CH4 gerado para fins econômicos e ambientais. / This research aimed to quantify methane (CH4) emissions from the vinasse in different storage and transportation systems and, additionally, to evaluate the functional microbiota associated with the production of this gas by molecular biology approaches. Three complimentary studies were performed to reach this goal. The first one was related to the characterization of main vinasse storage and transportation systems adopted in Brazil based on a survey administered to the mills, in south-central region of Brazil, producing sugarcane etanol. The second aimed to quantify the CH4 emissions from vinasse in both, field - channels and thanks - and laboratory conditions. The third study evaluated the functional microbiota associated with the CH4 emission by molecular biology approaches like real time PCR ans pyrosequencing. Microbial analysis indicated that CH4 emissions are produced preferably by anaerobic decomposition of the organic material dissolved in the vinasse and deposited on the bottom of the systems. These emissions are not negligible and should be considered in ethanol\'s carbon footprint calculations. At the uncoated part of the channel, the average emission from two crop years was 0.75 kg CO2 eq m-3 of vinasse, about 5 times greater than the emissions at the coated part. Methane emissions from the tank were about seventy times lower than from the uncoated channel. The laboratory experiment supported the understanding that the vinasse alone produces no significant emission of CH4. The microbial methanogenic niches were probably formed in the sediment, while the vinasse keeps sediment anaerobic conditions necessary for methanogenesis and provides nutrients to speed up the reaction. The Methanobrevibacter genus showed dominant in methanogenic microbial community, as demonstrated by pyrosequencing of the 16S rRNA gene. There was a positive correlation between the abundance of 16S rRNA gene Archaea and the functional mcrA and mba genes with the emission of CH4. Information on production and emission of CH4 and vinasse characteristics are important for decision making on mitigation and/or use of gas generated for economic and environmental purposes.

A criação de camarões marinhos em cativeiro tem sido acusada de causar sérios impactos ambientais, sobretudo em função do lançamento de grandes quantidades de nutrientes e metais pesados nas águas estuarinas. Diversos estudos realizados nos principais estados produtores de camarão no Brasil, através do uso de fatores de emissão, estimaram as cargas destes poluentes para seus principais estuários. Neles ficou caracterizada a importância desta atividade como fonte de nutrientes, uma vez que a carcinicultura dominou as emissões de nitrogênio para os estuários dos rios Açu (RN) e Jaguaribe (CE). Ocorre que esses estudos consideraram a forma de cultivo de camarão, predominante há alguns anos, a qual estava baseada em uma produção intensiva. Desta forma, devem ser consideradas as alterações nos processos produtivos dessa atividade, e precisam ser determinados novos fatores de emissão. O estuário do rio Potengi (RN), objeto de estudo, apresenta características que o tornam bastante susceptível a elevadas depreciações da qualidade de suas águas, pelo fato de nessa bacia hidrográfica estar implantada a capital do estado, cidade com maiores contingente populacional e grau de urbanização do RN. O presente trabalho trata da determinação de novos fatores de emissão relativos a nutrientes e a metais pesados para a carcinicultura, com base na realidade atual desta atividade no estuário do rio Potengi e avalia, também a importância da carcinicultura como fonte de nutrientes e metais pesados para o referido estuário. Estes novos fatores de emissão foram determinados e serviram como base para estimativa da carga anual da carcinicultura; também foram determinadas as cargas de outras fontes naturais e antrópicas presentes no ecossistema de estudo o que permitiu verificar que a carcinicultura, apesar de não ser a atividade predominante, constitui fonte ) importante de nitrogênio (5,28%), cobre (10,54%) e zinco (14,04%). / The creation of marine shrimp in captivity has been blamed for causing serious environmental impacts, particularly through the release of large amounts of nutrients and heavy metals in estuarine waters. Several studies in the major shrimp-producing states in Brazil, through the use of emission factors, estimated the loads of these pollutants to their main estuaries. In them was a characteristic aspect of this activity as a source of nutrients, since the carciniculture dominated the emission of nitrogen to the estuaries of the Acu (RN) and Jaguaribe (CE). It turns out that these studies considered the form of shrimp farming, prevalent a few years ago, which was based on an intensive production. Thus, should be considered the changes in production processes of this activity, and need to be certain new emission factors. The estuary Potengi (RN), the object of study, has characteristics which make it very susceptible to high depreciation of the quality of the water, because this basin has been introduced to the state capital city with the highest overall population and degree of urbanization of the RN. This paper deals with the new emission factors for nutrients and heavy metals in the carciniculture, based on the current reality of this activity in the estuary Potengi and evaluates also the importance of carciniculture as a source of nutrients and heavy metals in that estuary. These new emission factors were determined and served as a basis to estimate the annual load of carciniculture, were also determined loads of other natural and anthropogenic sources in the ecosystem of the study that showed that the carciniculture, though not the predominant activity, constitutes an important source of nitrogen (5.28%), copper (10.54%) and zinc (14.04%).

[pt] De acordo com a legislação federal no Brasil (CONAMA: Res. 20/86, Art. 21), a concentração total máxima de selênio permissível em efluentes de fontes poluidoras deve ser tão baixa quanto 0,05 mg L-1. Em refinarias de óleo, nas quais óleo cru proveniente de xisto marinho selenífero é processado, os efluentes podem conter concentrações muito mais altas, exigindo a remoção deste elemento por processos de coagulação/precipitação. O comportamento de selênio nestes processos depende, criticamente, de sua forma química; selenocianato não é eficientemente removido por tratamentos convencionais de precipitação com uso de Fe(OH)3. O conhecimento sobre especiação de selênio no rejeito hídrico é portanto importante para o desenvolvimento de adequadas estratégias de tratamento. Neste trabalho, um novo método para análise de especiação de selenito (Se-IV), selenato (Se-VI) e selenocianato (SeCN-) é descrito, e são apresentados os primeiros resultados sobre a distribuição destas espécies em rejeitos hídricos oriundos de uma planta de refino de óleo brasileira. O método é baseado em separação das espécies por cromatografia de íons seguida por detecção em linha de 77Se, 78Se e 82Se usando ICPMS. O sistema cromatográfico empregado consiste de uma bomba HPLC equipada com válvula injetora manual e uma coluna de troca aniônica (Metrosep A Supp1); esta última interfaceada com o detector (ICPMS) utilizando nebulizador concêntrico-câmara ciclônica como sistema de introdução de amostra. Detecção condutimétrica e amperométrica das espécies de selênio foram também avaliadas, usando-se um cromatógrafo comercial de íons. Vários eluentes, já descritos na literatura para análise de especiação de selênio inorgânico, foram testados (carbonato/bicarbonato, tampão ftalato, ácido p-hidroxibenzóico, etc.) e permitiram, na maioria dos casos, uma boa separação entre Se(IV) e Se(VI), no entanto, resultaram todos em tempos de retenção muito longos e como conseqüência, alargamento do pico para o íon SeCN-1. Esta desvantagem foi eficientemente eliminada usando-se uma solução de ácido cianúrico (0,003 mol L-1), modificado com acetonitrila (2% v/v) e perclorato (0,002 mol/L) como fase móvel. Típicos tempos de retenção (s) para os três analitos aqui estudados foram: selenito (210), < selenato (250) e selenocianato (450). Repetitividades em posição de picos foram melhores que 1%, e na avaliação de área de pico melhores que 3 %. Limites de detecção (em ng) para as espécies usando o instrumento ELAN 5000 e uma alça de amostragem de 500-uL foram 0,04, 0,05 e 0,09, respectivamente. Não se dispunha de materiais de referência certificados para este estudo, contudo, resultados em efluentes de complexa composição e fortificados com os íons de interesse, mostraram aceitáveis recuperações (85% - 115%) e repetitividades (RSD < 5%), validando este método para o propósito previsto. Uma vez otimizado, o método foi aplicado a efluentes hídricos de uma refinaria de óleo. Em todas as amostras analisadas, selenocianato foi de longe a espécie mais abundante, atingindo concentrações de até 90 ug L-1, seguida por selenito. As concentrações de selenato estavam abaixo do limite de detecção em todas as amostras, explicável pelas características redutoras destas águas. As concentrações totais de selênio em todas as amostras, avaliadas por geração de hidretos (HG-ICPMS) e, alternativamente, por ICPOES, excederam aquelas obtidas pela análise de especiação, indicando a presença de outras espécies de selênio, não observadas pela metodologia aqui usada. Trabalhos estão em progresso para identificar e quantificar estas espécies. / [en] According to federal laws in Brazil (CONAMA: Res. 20/86, Art. 21), the maximum permissible total concentration of selenium in effluents from polluting sources must be as low as 0,05 mg L-1. In oil refineries, in which crude oil from seleniferous marine shales are processed, wastewater may contain much higher concentrations, thus requiring removal of this element by coprecipitation/ coagulation procedures. The behavior of selenium in such processes depends critically on its chemical form; e.g. selenocyanate is not efficiently removed by the conventional treatment using Fe(OH)3 precipitation. Knowledge on the speciation of selenium in wastewater is therefore important for the development of adequate treatment strategies. In this work, a new method for the speciation analysis of selenite (Se-IV), selenate (Se-VI) e selenocyanate (SeCN-) is described and first results are presented on the distribution of these species in wastewater samples from a Brazilian oil refinery plant. The method is based on their ion chromatographic separation followed by on-line detection of 77Se, 78Se and 82Se using ICPMS. The chromatographic system employed consisted of HPLC pump equipped with a manual syringe loading injector, and an anion exchange column (Metrosep A Supp1, Metrohm); the latter interfaced with the ICPMS detector via a concentric nebulizer/cyclonic spray chamber sample introduction device. Suppressed conductivity detection and constant potential amperometric detection of these selenium species were also evaluated using a commercial IC-system. Several eluants, already described in the literature for the speciation analysis of inorganic selenium, were tested (e.g. carbonatehidrogencarbonate and phthalate buffer, p-hydroxy benzoic acid, etc) permitting in most cases a good separation of Se(IV) and Se(VI), however resulting all in very long residence times (>20min) and associated peak broadening for the polarizable SeCN - ion. This drawback could be effectively avoided using a solution of cyanuric acid (0.003 mol L-1), modified with acetonitrile (2% v/v) and perclorate (0.002 mol L-1), as the mobile phase. Typical residence times for the three analyte species here studied were: selenite (210 s) < selenate (250 s) < selenocyanate (450 s), with repeatabilities in peak position better than 1% and peak area evaluation better than 3 %. Limits of detection (in ng) for these species using an ELAN 5000 instrument and a 500-uL sample injection loop are 0.04, 0.05 and 0.09, respectively. No certified reference materials were available for this study, however, results on spiked effluent samples of complex composition showed acceptable recoveries (85% - 115%) and repeatibilities (RSD < 5 %), thus validating this method for its intended purpose. Once optimized, the method was applied to wastewater samples from a Brazilian oil refinery plant. In all samples so far analyzed, selenocyanate was by far the most abundant selenium species reaching concentrations of up to 90 uL-1, followed by selenite. Selenate concentrations were below the quantification limit in all samples, explainable by the reducing character of these waters. Total concentrations of selenium in most samples, assessed by hydride generation ICPMS and alternatively by ICPOES, exceeded those obtained from speciation analysis, indicating the presence of other selenium species, not observed by the here used methodology. Work is in progress to identify and quantify these species.

Cette recherche porte sur l’élimination des micropolluants pharmaceutiques des effluents hospitaliers par des procédés biologiques classiques (boue activée) et membranaire. Il est montré que les systèmes à membrane, externe ou immergée, permettent un meilleur traitement, ou une meilleure rétention, de plus de 50% des molécules pharmaceutiques mesurés. Afin d’améliorer l’efficacité des procédés membranaires, des supports bactériens ont été ajoutés dans le bassin biologique permettant de diminuer considérablement le colmatage. Il est montré qu’une des conséquences de la présence de ce garnissage est une diminution globale des EPS produits, donc du colmatage membranaire, et de la rétention des molécules pharmaceutiques,. Afin d’augmenter encore l’efficacité du procédé, du charbon actif en poudre ou en grain a été ajouté avant la filtration (CAP) ou en sortie de filtration (CAG), permettant une élimination quasi complète des molécules mesurées. La qualité des biomasses épuratrices a été suivie par microscopie confocale avec marquage fluorescent des exopolymères et de la viabilité cellulaire. Il est montré que les effluents hospitaliers modifient la structure des flocs et des biofilms, leur composition biochimique, avec une augmentation des concentrations en protéines extracellulaires, et la répartition des populations caractérisées par métagénomique. / This research investigates the removal of pharmaceutics present in hospital wastewaters by conventional activated sludge and MBR systems of treatment and under various operating conditions to elucidate the removal mechanism and increasing the efficiency of removal. In this study, laboratory scales was composed to four types of reactors used: Bach reactors, conventional activated sludge, submerged membrane bioreactor and extern membrane bioreactor and all these reactors were feed in reel hospital wastewaters. Different Technical studies and many experiments were affected to develop the MBR systems: the beginning was with biofilm supports media and the attached growth of biofilms in the reactor and the finish by using the powder activated carbon. En general, the reported results show high performance for the MBR with compared to CAS system in treating the basic organic pollutants. Presence the biofilm supports media was very important for high removal of pharmaceuticals compounds from the hospital wastewaters. The presence of the pharmaceutical compounds stimulated the mechanisms of survival higher production of EPS. Fouling potential seems to be linked more closely to polysaccharides than other EPS. In this study, for the first time, was employed the confocal microscopy for qualities and quantities analyses for the EPS in the biologic reactors. Microscopic observations were confirmed the chemical analyses of EPS compounds. In final experiment 21 pharmaceuticals were eliminated from the hospital effluents during the treatment in extern membrane (UF) with modified granular activated carbon. In addition to many biomolucles analyses which study the principals impact of hospital effluents on the microorganism’s especially the bacteria in using different, recent techniques. This study demonstrates by reel conditions the role the developed MBR systems in treating the hospital effluents and its impact direct on the environment.