O rio Corumbataí possui importância regional pois suas águas têm potencial para abastecer os municípios de Analândia, Corumbataí, Rio Claro e Piracicaba. O consumo para fins de abastecimento doméstico, recreação, irrigação e proteção da vida aquática exige que os padrões de qualidade de suas águas sejam atendidos. Apesar disso, em alguns pontos apresenta queda da qualidade da água, com teores de fósforo, alumínio, cobre, mercúrio, manganês, turbidez, DBO e coliformes fecais acima dos limites estabelecidos pela Resolução CONAMA 20/86. As amostras de água e sedimento coletadas em sete pontos ao longo do rio Corumbataí foram testadas quanto à toxicidade aguda e crônica, utilizando organismos indicadores como o cnidário Hydra attenuatta, os cladóceros Daphnia magna e Daphnia similis, a alga unicelular Selenastrum capricornutum e bulbos de Allium cepa. Testes de toxicidade aguda conduzidos com elutriato utilizando-se Daphnia magna e Daphnia similis, demonstraram indícios de toxicidade em maior número de locais que as amostras de sedimento total. Testes de toxicidade aguda e crônica da água conduzidos com os cladóceros permitiram a identificação de toxicidade nas estações de amostragem Analândia Montante, Analândia Jusante, Corumbataí Jusante, Rio Claro Montante e Piracicaba. Em teste com Allium cepa exposto à água e ao sedimento, não foi observada toxicidade e na maioria das amostras houve promoção do crescimento devido ao incremento de fósforo e nitrogênio pela entrada de esgoto no sistema. Nas amostras de água e sedimento o índice mitótico das células das raízes apresentou redução das divisões celulares no sentido montante-jusante do rio. A análise do sulfeto volatilizável por acidificação (SVA) e de metais simultaneamente extraídos (MSE) dos sedimentos mostrou excesso de metais, que podem estar relacionados com a toxicidade observada nos testes agudos e crônicos realizados. Enquanto o estudo das variáveis físicas e químicas e a análise das formas nitrogenadas (amônia total) foi relacionado com a formação de amônia não-ionizada, biodisponibilidade de metais e redução do oxigênio dissolvido, a análise granulométrica do sedimento mostrou que os locais Rio Claro Montante e Piracicaba, comparados com as demais estações de amostragem, apresentaram maior capacidade de reter contaminantes devido aos maiores teores de argila e de matéria orgânica. Concluímos que os organismos mais indicados para análise da toxicidade da água e sedimento foram Daphnia magna e Daphnia similis, os quais apresentaram boa correspondência com a contaminação por metais. / The River Corumbataí possesses regional significance therefore its water has potential to supply the cities of Analândia, Corumbataí, Rio Claro and Piracicaba, in state of São Paulo, Brazil. The consumption for ends of domestic supplying, recreation, irrigation and protection of aquatic life demands that the standards of quality of its water are attended. Despite of that, the water presents, in some points, lack of quality, with contents of phosporus, aluminum, copper, mercury, manganese, turbidity, dissolved oxygen and coliforms above the limits established by the Resolution CONAMA 20/86. The samples of water and sediment collected in seven points of River Corumbataí were tested for acute and chronic toxicity using test organisms, as the cnidarian Hydra attenuatta, the cladocerans Daphnia magna and Daphnia similis, the unicellular green alga Selenastrum capricornutum, and onions Allium cepa. Acute toxicity tests led with elutriate using Daphnia magna and Daphnia similis showed indication of toxicity in a larger number of localities than the samples of total sediment. Acute and chronic toxicity tests of water led with cladocerans permitted of identifying toxicity in the sample stations of Analândia upstream and downstream, Corumbataí downstream, Rio Claro upstream, and Piracicaba. In tests performed with Allium cepa exposed to water and occurred increase of growth, due to the increment of phosphorus and nitrogen that had appeared by the sewer entrance of the system. In the samples of water and sediment, the mitotic index of the cells of the roots presented reduction of cellular divisions in the direction upstream-downstream of the river. The analysis of acide volatile sulfide (AVS) and simultaneously extracted metal (SEM) of the sediments showed excess of metals, that can be related with the toxicity observed in the acute and chronic toxicity tests perfomed. While the study of physical and chemical variables and the analysis of ammonia was related with un-ionized ammonia, bioavailability of metals and reduction of dissolved oxygen, the grain sized profile showed that localities Rio Claro upstream and Piracicaba, compared with the others sample stations, presented greater capacity to retain contaminants, due to larger contents of clay and organic matter. Concluding, we accept as true that the most appropriate organisms for analysis of toxicity of water and sediment are Daphnia magna and Daphnia similis, which presented good correspondence with the contamination by metals.

Com o intuito de viabilizar, ambiental e economicamente, a mineralização de substâncias fenólicas presentes em águas e efluentes, foram estudadas as moléculas do timol (C10H14O TOH, a 200 mg L-1) e do bisfenol-A (C15H16O2 BPA, a 25 mg L-1) utilizando Processos Oxidativos Avançados (POA), no caso, ozônio (O3), radiação ultravioleta (UV) e peróxido de hidrogênio (H2O2) que, quando combinados, ou em condições específicas, promovem a geração de radicais hidroxila (OH), um poderoso oxidante. O sistema de tratamento utilizado foi desenvolvido no próprio Laboratório de Tratamento de Resíduos do CENA/USP. O TOH e o BPA foram submetidos a tratamento em pH 3 e 11, com O3 (1,98 g h-1) e UV (0, 8 e 32 watts). Adicionalmente, o TOH foi tratado também com H2O2 (0, 1.176 e 2.352 mg), totalizando 18 tratamentos para o TOH e 6 para o BPA. A eficiência dos tratamentos foi avaliada a partir da porcentagem de remoção do carbono orgânico total (TOC). Para ambas as moléculas, a combinação 1,98 g h-1 de O3, 32 watts UV e ausência de H2O2, em pH 3, apresentou os melhores resultados de conversão de TOC a CO2, especificamente 99,6 ± 0,6% em 90 minutos para o timol e 93,9 ± 0,6% de mineralização de bisfenol-A em 60 minutos de tratamento. Este tratamento foi então reproduzido no resíduo de timol gerado pelos laboratórios do CENA/USP e o resultado obtido foi de 92,64 ± 1,2%, um pouco inferior ao obtido para a solução de TOH, provavelmente devido à presença de outras substâncias. As soluções (TOH e BPA) e o resíduo (TOH) tratados foram submetidos à análise de fenóis totais, obtendo-se resultados inferiores ao exigido (0,5 mg L-1 de fenóis totais) pelas resoluções CONAMA 357/2005 e 397/2008 para a disposição em corpos hídricos. Realizaram-se também ensaios de toxicidade com os organismos Pseudokirchneriella subcapitata, Daphnia magna e Hydra attenuata (que representam os distintos níveis tróficos da cadeia alimentar), que evidenciaram redução da toxicidade das soluções de TOH e BPA após tratamento, sendo que o mesmo não ocorreu para o resíduo de timol, provavelmente devido à sua constituição. Os resultados indicam que o tempo de tratamento seria uma variável importante a ser estudada no tratamento dos resíduos de TOH gerados nos laboratórios do CENA/USP. Os POA (O3/UV e O3/UV/H2O2) propostos no presente trabalho mostraram-se uma alternativa adequada, eficiente e com custos competitivos em relação a outras tecnologias no tratamento destes compostos fenólicos / In order to facilitate, environmentally and economically the mineralization of phenolic substances present in water and wastewater, a study was carried out with the molecules of thymol (C10H14O TOH, in a concentration of 200 mg L-1) and bisphenol-A (C15H16O2 BPA, in a concentration of 25 mg L-1) using Advanced Oxidation Processes (AOP). The AOP used were ozone (O3), ultraviolet radiation (UV) and hydrogen peroxide (H2O2) which, when combined or in specific conditions, promote a hydroxyl radicals (OH) formation, a powerful oxidant. The line system used was developed in the Residues Treatment Laboratory at CENA/USP. The TOH and BPA were submitted to the treatment at pH 3 and 11, with O3 (1.98 g h-1) and UV (0.8 and 32 watts). Additionally, the TOH was also treated with H2O2 (0, 1,176 and 2,352 mg), totalizing 18 treatments for TOH and 6 for BPA. The treatments efficiency was assessed by the percentage of total organic carbon (TOC) removed. For both molecules, the combination of 1.98 g h-1 of O3, 32 watts of UV and absence of H2O2, at pH 3, showed the best conversion of TOC to CO2, specifically 99.6 ± 0.6% of TOH in 90 minutes and 93.9 ± 0.6% of BPA in 60 minutes of treatment. This treatment was reproduced in the TOH residue generated by the CENA/USP laboratories. The TOC removal was 92.6 ± 1.2%, slightly lower than that obtained for the solution of TOH, probably due to the presence of other substances. The solutions (BPA and TOH) and the residue (TOH) treated were submitted to the total phenols analysis, resulting in values lower than demanded (0.5 mg L-1 of total phenols) by the law in force (CONAMA 357/2005 and 397/2008), which regulates the discharge of wastewater in the environment. We carried out also toxicological tests with the organisms Pseudokirchneriella subcapitata, Daphnia magna and Hydra attenuate (representing species in different levels of the food chain). The toxicity of solutions (TOH and BPA) decreased after treatment, but the same results were not observed in the TOH residue, probably due to its composition. The results show that treatment time is an important variable that should be studied for treatment of TOH residue generated in the CENA/USP laboratories. The AOP (O3/UV and O3/UV/H2O2) proposed showed up as a suitable alternative in terms of efficiency and cost-competitive when compared with other technologies to treatment of these phenolic compounds

Este estudo foi realizado na safra 2002/2003 quando foi avaliado os níveis de endosulfan e seus principais produtos de transformação numa área agrícola localizada na cabeceira de uma microbacia do município de Aguaí-SP. Os objetivos específicos foram: (i) avaliar a movimentação do endosulfan e seus principais transformação no solo sob a cultura do algodão (áreas submetidas à aplicação), (ii) avaliar sua transferência de compartimento (transporte para o solo sob milho e braquiária, adjacentes às áreas aplicadas, e para os corpos aquosos - nascente, lago, córrego jusante e poço), (iii) avaliar os resíduos de endosulfan e seus produtos de transformação nos peixes do açude e (iv) predizer, através de modelagem matemática, a concentração de endosulfan passível de atingir o corpo d\'água e a largura mínima da faixa de contenção (mata ciliar) para impedir a chegada dos produtos no lago. Para tanto, foram realizadas amostragens de solo, sedimento, água dos corpos hídricos e da enxurrada e de peixes, durante sete meses, nas quais foram realizadas análises de α- e β-endosulfan, endosulfan sulfato e endosulfan diol. As análises foram efetuadas por cromatografia gasosa com detecção por espectrometria de massa. Para prever a concentração do produto passível de atingir o açude, tanto associada ao sedimento como na forma livre, foi realizada uma modelagem matemática com base nas propriedades físico-químicas do produto e nas condições edafoclimáticas e de manejo da área estudada. Pôde-se concluir que: (i) o endosulfan e seu produto de transformação endosulfan sulfato não apresentam potencial de lixiviação no solo nas condições estudadas; (ii) a persistência do endosulfan no campo é menor em relação aos estudos de laboratório, sendo que o isômero alfa é o que apresenta a mais rápida degradação e o principal produto de transformação do endosulfan no solo é o endosulfan sulfato; (iii) a principal via de transporte do endosulfan e do endosulfan sulfato no ambiente é o escoamento superficial; (iv) o endosulfan e seus produtos de transformação são transportados associados as micropartículas de solo (\"resíduo-ligado\"); (v) quando a aplicação segue as recomendações estabelecidas pelo fabricante, o produto somente apresenta potencial para atingir áreas adjacentes se houver caminhamento da enxurrada para estas áreas; (vii) o endosulfan e seus produtos de degradação, em sua fase de \"resíduo-ligado\", não apresentam efeito agudo e bioacumulação para as espécies de lambari (Astyanax sp.) e tilápia (Oreochroms sp.) da área nas concentrações observadas neste estudo e (viii) pela modelagem matemática, dentro das condições estudadas, 40 metros de faixa de contenção seria suficiente para impedir a chegada do endosulfan e do endosulfan sulfato nos corpos d\'água, desde que não houvesse fluxo preferencial de enxurrada. / The study was carried out during 2002/2003, and its objective was to evaluate the levels of endosulfan and its main transformation products in a fanning area located at the head of a small valley close to the town of Águaí, SP, Brazil. The specific objectives were: (i) to evaluate the dynamics of endosulfan and its main transformation products in the soil beneath a crop of cotton (areas treated with endosulfan), (ii) to evaluate the transfer of endosulfan among various locations [transport from the applied areas into the adjacent areas cultivated with maize (Zea mays) and brachiaria (Brachiaria spp.), and into various bodies of water - a spring, a lake (pond), a small flowing stream and a well], (iii) to evaluate the presence of the residues of endosulfan and its transformation products on fish in the lake and (iv) to predict, using mathematical modeling, the endosulfan concentration able to reach the lake and the minimum width buffer zone (containment strip or riparian vegetation) needed to avoid the arrival of the pesticide in the lake. In order to achieve this, representative samples of the following types were collected - soil, sediment, fish, water from the spring, the pond, the stream and the well, as well as from the runoff. Samples were collected during a period of seven months, and were analyzed for α- and β-endosulfan, endosulfan sulfate and endosulfan diol. The analyses were performed by gas chromatography, with mass spectrometric detection. Mathematical approach was employed to predict the concentration of endosulfan that could reach the lake, and in which form it would be present (free or sorbed to soil microparticles). Input data for the model were the physical-chemical properties of endosulfan, the local soil and climatic conditions, and the management of the study area. It was possible to conclude that: (i) endosulfan and its transformation products endosulfan sulfate do not present potential leaching in the soil profile; (ii) the persistence of endosulfan in the field is shorter than has been found in laboratory studies, α-endosulfan is degrades more rapidly than β-endosulfan and endosulfan sulfate is the main transformation product; (iii) runoff is the principal transport mechanism for endosulfan and endosulfan sulfate in the environment; (iv) the transformation products are transported by attachment to microparticles of soil (\"bound residues\"); (v) when the application of endosulfan follows the recommendations of the manufacturer, the compound is only likely to reach adjacent areas if there is a runoff into these areas; (vii) the products, in the \"bound residue\" form, do not produce acute effects and bioaccumulation in the species of fish lambari (Astyanax sp.) and tilapia (Oreochroms sp.) from the area, and (viii) the modeling has established that, within the conditions of the study, a 40 m wide containment strip is sufficient to prevent the appearance of endosulfan and endosulfan sulfate in bodies of water, considering that there is no prefential flow of runoff water.

A produção intracelular e ativação do oxigênio molecular em suas espécies reativas é uma constante ameaça aos organismos fotossintéticos, uma vez que os cloroplastos, juntamente com as mitocôndrias, são compartimentos celulares altamente susceptíveis ao estresse oxidativo. Em condições normais, a geração das EROs nestas organelas é lenta e controlada, embora possa ser exacerbada pela exposição a agentes poluentes, tais como metais e poluentes orgânicos. A contaminação por metais é uma importante fonte de estresse oxidativo em sistemas biológicos, a resistência dos organismos fotossintéticos ao estresse metálico deve-se a adaptações bioquímicas que previnam o desequilíbrio oxidativo. Nesta dissertação investigamos os efeitos dos íons Cd2+ na microalga Minutocelluspolymorphus. A microalga mostrou-se sensível ao Cd2+ devido a um aumento significativo na mortalidade celular quando sob exposição. Através de várias exposições, o valor da IC50 do Cd2+ para a microalga foi de 0,14 mmol.L-1. As respostas dos principais sistemas antioxidantes enzimáticos e não enzimáticos também foram avaliadas. Após 48 horas de exposição a Cd2+, as células apresentaram aumentos de atividade das enzimas SOD, CAT e GST em 3,5, 6,2 e 2 vezes respectivamente. Esta exposição também provocou a redução da atividade da enzima GR em 28 %. Neste sentido, os níveis de GSH também foram alterados, apresentando uma redução de 60 % quando sob exposição ao metal. Contudo, não houve alteração na atividade da enzima GPx. A partir das informações obtidas neste trabalho, conclui-se que Cd2+ é tóxico à M. polymorphus, sendo forte indutor do estresse oxidativo às suas estruturas celulares da microalga, causando alteração em seu perfil antioxidante, podendo ser utilizadas como biomarcadores para exposição de Cd2+ em condições controladas. O presente trabalho contribui, portanto, para uma maior elucidação dos componentes bioquímicos e moleculares de processos adaptativos em microalgas marinhas. / The intracellular production and activation of molecular oxygen to reactive species is a constantly threat to photosynthetic organisms once chloroplasts and mitochondria are cellular compartments highly liable to oxidative stress. In normal conditions the generation of ROS on this organelles is slow and controlled although can be exacerbated by the exposure to pollutants agents as metals and organic pollutants. Contamination by metals is an important source of oxidative stress in biological systems, the resistance of the photosynthetic organisms to this stress due to biochemical adaptations that prevent oxidative imbalance. In this work, we investigated the effects of Cd2+ ions on microalgae Minutocellus polymorphus. The microalge showed sensible to Cd2+ effects due to significant increase on cellular death when exposed. Through several exposures, the value of IC50 was determined as 0.14 mmol.L-1. The responses of major antioxidant systems both enzymatic and non-enzymatic were also evaluated. After 48 hours of exposition to Cd2+, the cells showed increases of antioxidant enzymes SOD, CAT and GST in 3.5, 6.2 and 2 times respectively. This exposure also significantly decreased enzyme GR activity by 28 %. In this way, GSH levels were also changed, with a reduction of 60% when under exposure to metal. However, there was no change in the activity of GPx enzyme. From the information obtained in this work, we conclude that Cd2+ is toxic to M. polymorphus, being strong inducer of oxidative stress to their cellular structures, causing the consequent change in antioxidant profile that can be used as biomarkers that can be used as biomarkers of Cd2+ exposure on controlled conditions. This study therefore contributes to a further elucidation of the biochemical and molecular components of adaptive processes in marine microalgae.

O grupo de organoclorados, Bifenilas Policloradas (PCBs) é de difícil degradação e persistente no meio ambiente, tendo sido associado a diversos problemas nos organismos devido ao potencial toxicológico. Biodegradação constitui uma ferramenta eficaz e barata para remoção destes contaminantes do ambiente. O isolado RHA1 (fcb) de Rhodococcus sp. foi geneticamente construído com a introdução do operon de degradação hidrolítica de 4-clorobenzoato (fcb) para evitar a formação de produtos tóxicos durante a degradação de ácidos clorobenzóicos. Com o intuito de se obter informações sobre o processo adaptativo do recombinante Rhodococcus sp. isolado RHA1 (fcb) em substratos contendo PCBs, foram feitos dois ensaios avaliando-se a sobrevivência e o crescimento deste isolado. Rhodococcus sp. isolado RHA1 (fcb) foi inoculado (104 células.g-1) em substrato turfoso previamente irradiado a 50 KGy, contendo ou não 200 mg.Kg-1 de bifenilo. Em outro ensaio, além do recombinante, as bactérias Escherichia coli e Arthrobacter sp. foram inoculados em sedimento coletado na região do Estuário de Santos, contendo PHAs e PCBs, também irradiado (50 KGy). O crescimento das bactérias em ambos os substratos foi monitorado através de contagem de Unidades Formadoras de Colônias (UFCs). Algumas colônias eram selecionadas aleatoriamente para extração de DNA, detecção do operon fcb através de amplificação por PCR e sequenciamento do gene 16S rRNA. Aumento no número de UFCs nos tratamentos inoculados com o recombinante foi observado até 150 dias no ensaio com substrato turfoso e 70 dias na amostra ambiental. Entretanto, houve queda no número de UFCs após os 10 dias nos tratamentos inoculados com E. coli e Arthrobacter sp. Os genes fcbA e fcbB do operon fcb foram detectados nas colônias isoladas dos tratamentos inoculados com o isolado RHA1 (fcb) em ambos os substratos. A análise das seqüências pertencentes às colônias isoladas do tratamento inoculado com o isolado RHA1 (fcb) feita através de BLAST nos sites do NCBI e Ribossomal Database Project, apresentou 99% de identidade com a seqüência do gene ribossomal 16S de Rhodococcus sp. isolado ZC–3 (AM076672.1). Somente as seqüências referentes ao tratamento inoculado com E. coli foram analisadas, as quais apresentaram 99% de identidade com a seqüência do gene ribossomal 16S de E. coli isolado K-12 MG 1655 (U00096.2). Estes resultados sugerem que Rhodococcus sp. isolado RHA1 (fcb) cresce na turfa irradiada (até 150 dias) na presença e ausência de PCB e nesta amostra de sedimento irradiada (até 70 dias), com aparente estabilidade do operon fcb durante este período e nestas condições. A possível presença dos genes fcbB e fcbA em bactérias nativas crescidas em meio K1 com ácido 4- clorobenzóico isoladas do sedimento antes da irradiação, sugere a presença de bactérias do local com potencial biodegradador deste composto. / The group of organochlorates Biphenyl Polychlorates (PCBs) is of difficult degradation and persistent in the environment, being associated to several problems in the organisms due to its toxicological potential. The isolate RHA1 (fcb) from Rhodococcus sp. was genetically built with the introduction of the operon of hydrolytic degradation 4-chlorobenzoate (fcb) to avoid the formation of toxic products during the degradation of chlorobenzoic acids. In order to obtain information about the adaptative process of the recombinant Rhodococcus sp. isolate RHA1 (fcb) in substrates containing PCBs, two essays were made evaluating the survival and growth of this isolate. Rhodococcus sp. isolate RHA1 (fcb) was inoculated (104 cells.g-1) in peat substrate previously irradiated with 50 kGy, with and without 200 mg.kg-1 of biphenyl. In another essay, besides of the recombinant, the bacteria Escherichia coli and Arthrobacter sp. were inoculated in soil, also irradiated (50 kGy), from the Estuário de Santos region containing PHAs and PCBs. The growth of the bacteria in both substrates was monitorated counting the Colony Forming Units (CFUs). Some colonies were selected randomly for DNA extraction, fcb operon detection through PCR, and sequencing of the 16S rRNA gene. Rising in the number of CFUs in the recombinant inoculated treatments was observed until 150 days in the essay with peat substrate, and until 70 days in the environmental sample. Nonetheless, there was a reduction in the number of CFUs after 10 days in the treatment inoculated with E. coli and Arthrobacter sp. The genes fcbA and fcbB from the operon fcb were detected in the isolated colonies of the treatments inoculated with the isolate RHA1 (fcb) in both substrates. The analysis of the sequences belonging to the colonies isolated from the treatment inoculated with the isolate RHA1 (fcb) through BLAST in the NCBI and Ribosomal Database Project sites showed 99% identity with the sequence of the gene 16S ribosomal from Rhodococcus sp. isolate ZC-3 (AM076672.1). Only the sequences referring to the treatment inoculated with E. coli were analyzed, which showed 99% identity with the sequence of the 16S ribosomal gene from E. coli isolate K-12 MG 1655 (U00096.2). These results suggest that Rhodococcus sp. isolate RHA1 (fcb) grows in the peat irradiated (until 150 days), in the presence and absence of PCB and in this irradiated sediment sample (until 70 days), with apparent stability of the fcb operon during this period and in these conditions. The possible presence of the fcbA and fcbB genes in native bacteria grown in K1 medium with 4-chlorobenzoate acid isolated from sediment before irradiation suggests the presence of native bacteria with biodegradation potential of this compound.

Com o intuito de viabilizar, ambiental e economicamente, a mineralização de substâncias fenólicas presentes em águas e efluentes, foram estudadas as moléculas do timol (C10H14O TOH, a 200 mg L-1) e do bisfenol-A (C15H16O2 BPA, a 25 mg L-1) utilizando Processos Oxidativos Avançados (POA), no caso, ozônio (O3), radiação ultravioleta (UV) e peróxido de hidrogênio (H2O2) que, quando combinados, ou em condições específicas, promovem a geração de radicais hidroxila (OH), um poderoso oxidante. O sistema de tratamento utilizado foi desenvolvido no próprio Laboratório de Tratamento de Resíduos do CENA/USP. O TOH e o BPA foram submetidos a tratamento em pH 3 e 11, com O3 (1,98 g h-1) e UV (0, 8 e 32 watts). Adicionalmente, o TOH foi tratado também com H2O2 (0, 1.176 e 2.352 mg), totalizando 18 tratamentos para o TOH e 6 para o BPA. A eficiência dos tratamentos foi avaliada a partir da porcentagem de remoção do carbono orgânico total (TOC). Para ambas as moléculas, a combinação 1,98 g h-1 de O3, 32 watts UV e ausência de H2O2, em pH 3, apresentou os melhores resultados de conversão de TOC a CO2, especificamente 99,6 ± 0,6% em 90 minutos para o timol e 93,9 ± 0,6% de mineralização de bisfenol-A em 60 minutos de tratamento. Este tratamento foi então reproduzido no resíduo de timol gerado pelos laboratórios do CENA/USP e o resultado obtido foi de 92,64 ± 1,2%, um pouco inferior ao obtido para a solução de TOH, provavelmente devido à presença de outras substâncias. As soluções (TOH e BPA) e o resíduo (TOH) tratados foram submetidos à análise de fenóis totais, obtendo-se resultados inferiores ao exigido (0,5 mg L-1 de fenóis totais) pelas resoluções CONAMA 357/2005 e 397/2008 para a disposição em corpos hídricos. Realizaram-se também ensaios de toxicidade com os organismos Pseudokirchneriella subcapitata, Daphnia magna e Hydra attenuata (que representam os distintos níveis tróficos da cadeia alimentar), que evidenciaram redução da toxicidade das soluções de TOH e BPA após tratamento, sendo que o mesmo não ocorreu para o resíduo de timol, provavelmente devido à sua constituição. Os resultados indicam que o tempo de tratamento seria uma variável importante a ser estudada no tratamento dos resíduos de TOH gerados nos laboratórios do CENA/USP. Os POA (O3/UV e O3/UV/H2O2) propostos no presente trabalho mostraram-se uma alternativa adequada, eficiente e com custos competitivos em relação a outras tecnologias no tratamento destes compostos fenólicos / In order to facilitate, environmentally and economically the mineralization of phenolic substances present in water and wastewater, a study was carried out with the molecules of thymol (C10H14O TOH, in a concentration of 200 mg L-1) and bisphenol-A (C15H16O2 BPA, in a concentration of 25 mg L-1) using Advanced Oxidation Processes (AOP). The AOP used were ozone (O3), ultraviolet radiation (UV) and hydrogen peroxide (H2O2) which, when combined or in specific conditions, promote a hydroxyl radicals (OH) formation, a powerful oxidant. The line system used was developed in the Residues Treatment Laboratory at CENA/USP. The TOH and BPA were submitted to the treatment at pH 3 and 11, with O3 (1.98 g h-1) and UV (0.8 and 32 watts). Additionally, the TOH was also treated with H2O2 (0, 1,176 and 2,352 mg), totalizing 18 treatments for TOH and 6 for BPA. The treatments efficiency was assessed by the percentage of total organic carbon (TOC) removed. For both molecules, the combination of 1.98 g h-1 of O3, 32 watts of UV and absence of H2O2, at pH 3, showed the best conversion of TOC to CO2, specifically 99.6 ± 0.6% of TOH in 90 minutes and 93.9 ± 0.6% of BPA in 60 minutes of treatment. This treatment was reproduced in the TOH residue generated by the CENA/USP laboratories. The TOC removal was 92.6 ± 1.2%, slightly lower than that obtained for the solution of TOH, probably due to the presence of other substances. The solutions (BPA and TOH) and the residue (TOH) treated were submitted to the total phenols analysis, resulting in values lower than demanded (0.5 mg L-1 of total phenols) by the law in force (CONAMA 357/2005 and 397/2008), which regulates the discharge of wastewater in the environment. We carried out also toxicological tests with the organisms Pseudokirchneriella subcapitata, Daphnia magna and Hydra attenuate (representing species in different levels of the food chain). The toxicity of solutions (TOH and BPA) decreased after treatment, but the same results were not observed in the TOH residue, probably due to its composition. The results show that treatment time is an important variable that should be studied for treatment of TOH residue generated in the CENA/USP laboratories. The AOP (O3/UV and O3/UV/H2O2) proposed showed up as a suitable alternative in terms of efficiency and cost-competitive when compared with other technologies to treatment of these phenolic compounds

A exposição ambiental aos poluentes orgânicos persistentes tem recebido amplo destaque na literatura recentemente devido à extensa associação entre o desenvolvimento de doenças metabólicas, obesidade e/ou diabetes mellitus, e a presença destes poluentes, principalmente os organoclorados, como as bifenilas policloradas (PCBs), no organismo. Por outro lado, os mecanismos de ação destes poluentes é controverso devido à elevada quantidade de representantes destas classes, gerando diversidade de protocolos de exposição e escassez de estudos experimentais. Por isto, foi objetivo deste trabalho elucidar os mecanismos de ação tóxica do PCB126, nas doses de 0,1; 1 ou 10 µg/kg de massa corpórea, em ratos Wistar machos, durante quinze dias, expostos por instilação intranasal. O procotolo de exposição empregado foi caracterizado e considerado suficiente para causar toxicidade, uma vez que foram observadas alterações no sistema imune, metabolismo e em parâmetros relacionados à gênese do diabetes mellitus. A caracterização da exposição foi determinada pela quantificação da concentração de PCB126 no fígado e pulmão (CG/MS) e pelo aumento da expressão do receptor aril hidrocarboneto (AhR) no rim, fígado, pulmão e tecido adiposo (Western Blot). O efeito imunossupressor do PCB126 foi evidenciado pelo comprometimento da produção de células na medula óssea e, consequentemente, no número de células totais no sangue circulante. Adicionalmente, foi evidenciada a interferência do poluente na via de ativação mediada por receptores acoplados à proteína G (GPCRs), principalmente em neutrófilos, alterando importantes funções destas células, como a expressão de moléculas de adesão, geração de espécies reativas de oxigênio e migração. Entre as alterações metabólicas observadas, destacamos o aumento dos níveis de triglicerídeos e colesterol sérico, aumento da liberação de ácidos graxos livres; aumento da atividade da enzima hepática gama glutamil transferase; aumento da resistência à insulina e aumento da geração de óxido nítrico pelas ilhotas de Langerhans, dados estes, possivelmente relacionados ao comprometimento das células beta (β) pancreáticas, confirmados pelo aumento da expressão de GLUT4 no tecido adiposo, aumento da concentração de insulina sérica e aumento do estresse oxidativo nas ilhotas de Langerhans. Em conjunto, os dados obtidos destacam importantes alterações causadas pela exposição intranasal ao PCB126, evidenciando a participação do poluente na gênese do diabetes mellitus do tipo II. / The environmental exposure to persistent organic pollutants has been widely highlighted in recent literature due to the extensive association between the development of metabolic diseases, obesity and/or diabetes mellitus, and presence of these pollutants, especially organochlorines such as polychlorinated biphenyls (PCBs) in organism. Moreover, the mechanisms of action of these pollutants are controversial due to the high number of PCBs congeners, diversity of exposure protocols and lack of experimental studies. Therefore, the aim of this study was to elucidate the mechanisms of PCB126\'s toxic action at doses of 0.1; 1 or 10 µg/kg body weight in male Wistar rats exposed by intranasal instillation for 15 days. The established exposure procotol was characterized and considered sufficient to cause toxicity since changes were observed in the immune system, metabolism and in parameters related to the pathogenesis of diabetes mellitus. Characterization of exposure was determined by quantifying the concentration of PCB126 in liver and lung (GC-MS) and by the increased expression of aryl hydrocarbon receptor (AhR) in kidney, liver, lung, and adipose tissue (Western blot). The immunosuppressive effect of PCB126 was evidenced by impairment of cell production in the bone marrow and thus the total number of cells in the circulation. In addition, the interference of the pollutant in the activation pathway mediated by G-protein coupled receptors (GPCRs), in particular in neutrophils, was observed by changing important functions of these cells such as the expression of adhesion molecules, reactive oxygen species generation, and migration. Among the metabolic changes observed, we highlight the increased levels of triglycerides and serum cholesterol, increased release of free fatty acids; increased gamma glutamyl transferase hepatic enzyme activity; increased insulin resistance and increased generation of nitric oxide by the islets of Langerhans, these data possibly related to the impairment of beta cells (β) pancreatic function, suggested by the increased expression of GLUT4 in adipose tissue, increased serum insulin concentration and increased oxidative stress in the islets of Langerhans. Altogether, these results highlight important changes caused by intranasal exposure to PCB126, suggesting participation of the pollutant in the genesis of diabetes mellitus type II.

Os praguicidas carbamatos surgiram na década de 70. Este grupo de substâncias possui atividade anticolinesterásica, com variado grau de toxicidade. São solúveis em água e termicamente instáveis. O praguicida aldicarbe faz parte do grupo dos carbamatos, sendo um metil carbamato de oxima. Contaminações de águas subterrâneas e superficiais pelo aldicarbe já foram demonstradas, devido a alta solubilidade deste composto em água e sua alta capacidade de lixiviação em solo. Este trabalho visa o desenvolvimento de métodos analíticos para separação e quantificação de aldicarbe, aldicarbe sulfóxido e aldicarbe sulfona, por cromatografia líquida de alta eficiência, cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas e eletroforese capilar. O trabalho objetiva ainda avaliar a toxicidade aguda das três substâncias utilizando a bactéria marinha luminescente Vibrio fischeri. Amostras de água ultrapura, superficial e subterrânea foram submetidas a etapas de extração em diferentes cartuchos de fase sólida para avaliação da recuperação dos analitos e a realização da pré concentração dos mesmos. No método proposto por cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas, obteve-se limite de quantificação de 10 &#181;g.L-1, sendo que o alcançado no método proposto por cromatografia líquida com detecção por arranjo de diodos foi de 2 &#181;g.L-1. Já o método desenvolvido por eletroforese capilar com detecção por arranjo de diodos teve um limite de quantificação de 10 mg.L-1. Os resultados de CE50 obtida para o aldicarbe, aldicarbe sulfona e aldicarbe sulfóxido, no teste de toxicidade com a bactéria luminescente Vibrio fischeri foram respectivamente: 56,0 mg.L-1, 47,0 mg.L-1 e 7,8 mg.L-1. O método desenvolvido por cromatografia líquida se mostrou com sensibilidade satisfatória para análise de aldicarbe e seus produtos de transformação em água com níveis de quantificação dos compostos abaixo do limite determinado pela OMS (10 &#181;g.L-1. O método por eletroforese capilar não se mostrou com sensibilidade ideal para detecção dos analitos em níveis de traços. No teste de toxicidade aguda, observou-se que o aldicarbe sulfóxido é cerca de 7 vezes mais tóxico para a bactéria que o próprio aldicarbe, o que já é descrito na literatura para outras espécies. / Carbamates pesticides first appeared in the 1970s. This group of substances possesses anticholinesterasic activity, with varied toxicity degree. They are soluble in water and thermally unstable. The aldicarb pesticide belongs to the carbamates group, being an oxime methyl carbamate. Contaminations of underground and superficial waters by aldicarb have been demonstrated, due to the high solubility of this compound in water and its high capacity of lixiviation in soil. This dissertation aims to develop analytical methods for separation and quantification of aldicarb, aldicarb sulfoxide, and aldicarb sulfona, by high efficiency liquid chromatography, liquid chromatography-tandem mass spectrometry and capillary electrophoresis. The dissertation also focuses on evaluating the acute toxicity of the three substances using the luminescent marine bacterium Vibrio fischeri. Samples of ultrapure water, superficial and underground, were submitted to extraction stages in different cartridges of solid phase for evaluating the recovery of analytes and conducting their pre-concentration. In the method proposed by liquid chromatography-tandem mass spectrometry, a quantification limit of 10 &#181;g.L-1 was obtained, in comparison with the 2 &#181;g.L-1 achieved in the method proposed by liquid chromatography with diode-array detection. The method developed by capillary electrophoresis with diode-array detection had a quantification limit of 10 mg L-1. The results of CE50 obtained for the aldicarb, aldicarb sulfone and aldicarb sulfoxide, in the toxicity test with the luminescent bacterium Vibrio fischeri were respectively: 56.0 mg.L-1, 47.0 mg.L-1 e 7.8 mg.L-1 The method developed by liquid chromatography showed satisfactory sensitivity for analysis of aldicarb and its transformation products in water with quantification levels of the compounds below the limit determined by OMS (10 &#181;g.L-1</sup) . The method by capillary electrophoresis did not show ideal sensitivity for trace level detection of analytes. In the acute toxicity test, it was observed that the aldicarb sulfoxide is nearly 7 times more toxic for the bacterium than the aldicarb itself, which is already described in the literature for other species.

A demanda crescente de água doce de boa qualidade são problemas atuais e mundiais, além do descaso com os dejetos lançados nos ambientes aquáticos que comprometem a qualidade dos recursos hídricos. Um dos parâmetros que atesta a potabilidade da água é a presença de cianobactérias e cianotoxinas. Cianobactérias são microrganismos procariontes aeróbicos fotoautróficos que sintetizam as cianotoxinas. Estes compostos podem ser classificados de acordo com seus mecanismos de ação em hepatotóxicos, neurotóxicos e dermatotóxicos. Por sua diversidade, representam diferentes riscos não só ao ecossistema e a outros organismos dos ambientes aquáticos, como também aos seres humanos. Esse projeto visou o isolamento e cultivo de cepas de cianobactérias produtoras de toxinas para a investigação da biossíntese desses compostos. Com este intuito, foram realizadas coletas de água em três reservatórios no estado de São Paulo e um no Paraná. Cepas de cianobactérais foram isoladas, identificadas e analisadas quanto à produção de toxinas. Uma cepa de Microcystis aeruginosa (LTPNA 02) produtora de microcistinas (MC-LR, MC-RR, MC-YR, MC-LF, MC-LW e desm-MC-LR e desm- MC-RR) foi escolhida para ser estudada frente diferentes condições de cultivo e ter o seu crescimento, produção de toxinas e expressão gênica estudados. Foram utilizados os meios de cultura já referidos na literatura: ASM-1 (N:P=1, 10 e 20), MLA (N:P=10), Bold 3N (N:P=16) e BG-11 (N:P=10 e 100). Para acompanhar o crescimento, dois métodos foram utilizados: contagem de células e espectrofotometria. As toxinas foram quantificadas por LC-MS - QTrap. A análise da expressão gênica foi realizada por reação de PCR em tempo real pelo método de quantificação relativa &#916;&#916;Ct. Foi observada diferença no crescimento da cepa estudada nos diferentes meios de cultivo empregados. A contagem das células permitiu a identificação das fases logarítmica e total de crescimento. Durante a fase logarítmica, três experimentos demonstraram diferenças estatísticas quando comparadas ao controle (p<0,05). Ao se avaliar o crescimento total, quatro experimentos foram menores (p<0,01). As leituras das absorvâncias e a contagem de células demonstraram alta correlação Para ambas as leituras em 680 nm e 750 nm o coeficiente de correlação (r) esteve entre 0,93 e 0,99. A quantificação das microcistinas (MC) foi realizada por LC-MS - QTrap. Foram quantificadas as variantes MC-LR, MR-RR e MC-YR. Apesar da relação toxina/célula ser distinto para cada experimento, não representou grande variação naqueles realizados com meio ASM-1 (N:P 1; 10 e 20), meio MLA (N:P=10) e BG11(N:P=10). O experimento realizado em Bold3N (N:P=16,6) apresentou menor concentração de toxina/célula e as variantes MC-LR e MC-YR não foram detectadas. Por outro lado, o experimento realizado em BG-11 (N:P=100) apresentou a maior relação toxina por célula. Estes resultados sugerem que o excesso de nitrato seja um fator estressante para o desenvolvimento e crescimento da cepa de M. aeruginosa avaliada e ao mesmo tempo um fator estimulante para a produção das toxinas analisadas. Os experimentos que avaliaram a expressão dos genes 16S e mcyB em relação ao gene da ficocianina (controle endógeno) foram realizados em meio ASM-1 (N:P=10 e 100) e BG 11 (N:P= 10 e 100). Os parâmetros anteriores, como crescimento e produção de toxinas também foram avaliados. Novamente foram encontradas diferenças entre as fases de crescimento e produção de toxina, porém a expressão dos genes avaliados não demonstrou variação significativa entre os experimentos. Porém ambos os genes avaliados demonstraram menor expressão nos experimentos condizidos em (N:P=100). / There is a great concern these days about potable and good quality water due to the increase of the population needs and also to the arising problems with contamination caused by anthropogenic sources. The presence of cyanobacteria and cyanotoxins are some parameters that attest water potability. Cyanobacteria are prokaryotic aerobic photoautotrophic microorganisms that may synthesize cyanotoxins. These compounds can be classified as hepatotoxic, neurotoxic and dermatotoxic according to their action mechanisms. Because of their diversity, they may represent different risks, not only to their ecosystem and other aquatic living organisms, but also to human beings. The aim of this project was the isolation and cultivation of cyanotoxin-producing cyanobacteria for further investigation on the biosynthesis of these compounds. Water samples from three different reservoirs in São Paulo state and one in Paraná state were collected in order to isolate cyanobacteria strains and accomplish their identification and to evaluate the toxin production. The Microcystis aeruginosa (LTPNA 02) microcystin producer strain (MCLR, MC-RR, MC-YR, MC-LF, MC-LW, desm-MC-LR and desm-MC-RR) was chosen to be grown in different cultivation conditions and later analyzed for its growth rate, toxin production and gene expression. All culture media used in this research were chosen according to the literature: ASM-1 (N:P=1, 10 and 20), MLA (N:P=10), Bold 3N (N:P=16) and BG-11 (N:P=10 and 100). To evaluate growth rate, two techniques were used: cell counting and absorbance determination in two different wavelengths (680 nm and 750 nm). Toxins were quantified by LC-MS in a hybrid triple-quadrupole instrument (Qtrap). Gene expression was assessed by real time PCR, using the &#916;&#916;Ct relative quantification method. Cell counting allowed total growth and logarithmic phase identification. During the last, three experiments showed statistical difference from control group (p<0,05). Four experiments resulted in a lower total growth rate (p<0,05). A high correlation between cell counting and absorbance levels was found for both wavelengths tested. Correlation coefficients (r) were from 0,93 to 0,99. Three microcystin variants (MC-LR, MR-RR e MC-YR) were quantified by LC-MS. The toxin content per cell was calculated and showed no statistc variation among those experiments performed on ASM-1 (N:P 1; 10 and 20), MLA (N:P=10) and BG-11 (N:P=10). The lowest toxin/cell concentration was found for Bold3N (N:P=16,6) medium, where MC-LR and MC-YR production was not detected. On the other hand, the experiment with BG-11 (N:P=100) medium showed the highest toxin/cell content. These results suggest that high levels of nitrate in the culture medium may be a stressing factor for the development and growth of the M. aeruginosa tested strain, as well as a disturbing factor for microcystin production. Gene expression experiments regarding 16S and mycB genes using the phycocyanin gene as endogen control were performed on ASM-1 (N:P=10 and 100) and BG 11 (N:P= 10 and 100) media, along with the evaluation of growth rate and toxin production. Differences between growth rates and toxin production were once more observed, however gene expression did not show a significant variation among experiments.

In Sweden the encapsulated nuclear waste will be surrounded by compacted bentonite in the granitic host rock. In contact with water-bearing fractures the bentonite barrier may release montmorillonite colloids that may be further transported in groundwater. If large amounts of material are eroded from the barrier, the buffer functionality can be compromised. Furthermore, in the scenario of a leaking canister, strongly sorbing radionuclides, can be transported by montmorillonite colloids towards the biosphere. This thesis addresses the effects of groundwater chemistry on the generation, stability, sorption and transport of montmorillonite colloids in water bearing rock fractures. To be able to predict quantities of montmorillonite colloids released from the bentonite barrier in contact with groundwater of varying salinity, generation and sedimentation test were performed. The aim is first to gain understanding on the processes involved in colloid generation from the bentonite barrier. Secondly it is to test if concentration gradients of montmorillonite colloids outside the barrier determined by simple sedimentation experiments are comparable to generation tests. Identical final concentrations and colloid size distributions were achieved in both types of tests. Colloid stability is strongly correlated to the groundwater chemistry. The impact of pH, ionic strength and temperature was studied. Aggregation kinetics experiments revealed that for colloid aggregation rate increased with increasing ionic strength. The aggregation rate decreased with increasing pH. The temperature effect on montmorillonite colloid stability is pH-dependent. At pH≤4, the rate constant for colloid aggregation increased with increasing temperature, regardless of ionic strength. At pH≥10, the aggregation rate constant decreased with increasing temperature. In the intermediate pH interval, the aggregation rate constant decreased with increasing temperature except at the highest ionic strength, where it increased. The relationship between the rate constant and the ionic strength allowed the critical coagulation concentration (CCC) for Na- and Ca-montmorillonite to be determined. In order to distinguish the contribution of physical filtration and sorption to colloid retention in transport, the different retention mechanisms were quantified. Sorption on different representative minerals in granite fractures was measured for latex colloids (50, 100, 200 nm) and montmorillonite colloids as a function of ionic strength and pH. Despite of the negative charge in mineral surfaces and colloids, sorption was detected. The sorption is correlated to the mineral point of zero charge and the zeta potential of the colloids, and increases with increasing ionic strength and decreasing pH. In transport experiments with latex colloids in columns packed with fracture filling material, the retention by sorption could clearly be seen. In particular at low flow rates, when the contact time for colloids with the mineral surfaces were the longest, sorption contributed to retention of the transport significantly. The retention of latex colloids appeared to be irreversible in contrary to the reversible montmorillonite colloid retention. Generation, stability and sorption of the montmorillonite colloids are controlled by electrostatic forces; hence, the results were in qualitative agreement with DLVO.