Heavy metals from natural and man-made sources can be a great threat to human and animal life. As small inorganic ions they are challenging to detect, usually requiring expensive and complicated machinery. Several heavy metals can accumulate in the human body, leading to long term toxic effects on the nervous system. Many bacteria have developed strategies to survive in heavy metal rich environments. One of these strategies is a bacterial operon containing genes for detoxification mechanisms controlled by a promoter and a regulatory protein. In this work some of these promoter-protein pairs, Pars-ArsR, PcopA-CueR, PmerTPAD-MerR and PzntA-ZntR from Escherichia coli have been employed in the design and construction of a set of biosensors aimed at the detection of heavy metals in drinking water. Biosensors usually employ biological recognition elements, transducing the signal from these to produce an output that can be integrated into electronic circuitry. The sensors presented in this work focus on reducing complexity and on providing a controlled sensor reaction. The arsenic biosensor ‘AsGard’ is based on the Pars-ArsR pair and functions by making the dissociation of an ArsR-mCherry fusion protein from its binding site in the Pars promoter visible. In the cell, ArsR dissociates from Pars upon binding of trivalent arsenic ions. Immobilising the relevant part of the Pars sequence on a solid plastic support allows for the mobilisation of previously bound ArsR-mCherry proteins in the presence of arsenic to become the sensor output. The AsGard sensor detects arsenic within minutes in a concentration range overlapping with the arsenic thresholds for drinking water as set by the World Health Organisation. Additional prototype sensors are presented bringing a reporter gene under the control of the aforementioned promoters. These sensors have been tested in vivo and in vitro in a cell free transcription translation system and partially detect metal concentrations close to relevant ranges. The Pars based sensor is tuneable in vitro by modifying the ratio of the supplied regulatory protein ArsR and is able to detect arsenic well within the relevant range. Spinach2, a fluorescent RNA aptamer, may make future designs independent from translation, drastically reducing complexity of cell free biosensors based on cis-trans transcriptional regulation.

Made available in DSpace on 2016-08-10T10:45:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vanessa Miranda de Souza.pdf: 554716 bytes, checksum: de677b467c34c806f1dac474bb475474 (MD5) Previous issue date: 2010-05-31 / This study is a systematic review of scientific literature. This type of study aims the integration of information about a specific subject, by grouping and analysing the results from primary studies, allowing the identification of scientific evidence. The objective of this review was to identify in the scientific literature, evidences which support the use of birds, mollusks and fish as animals' bio-indicators of the heavy metal pollution. Search on the Medline, Lilacs, Repidisca and Scielo databases was made on August 14th of 2009 which generated a total of 1654 studies references. After applying relevance tests, 1640 were excluded and 14 were included. The summary of the information extracted from the articles used in the data analysis of this review is presented in synopsis' graphics. In overall, its showed that birds, fish and mollusks are good bio-indicators of metal pollution in the environment. However, the study results clearly indicated that the metal distribution is not uniform in and among the birds' feathers. For most metals, the external contamination seems to affect the feathers' concentration after their formation, resulting in a higher concentration in the feathers and in segments that are more exposed to external conditions. Some metals, such as the cadmium, has its concentration increase as the age and this can mislead the interpretations in ecological studies and when we evaluate eggs from birds' species, should also be taken the same care. In reference to mollusks, was evident that there is not an uniform accumulation of metals nor in the shells or in the soft parts of their bodies. In reference to fish, different fish tissues have been used to analyse the metal concentration; however, because of their different roles in the process of bio-accumulation, the flesh of the tissues, liver and gills are the most frequent used for analysis. In general, studies have shown that birds, fish and shellfish are to be good bioindicators of metal pollutants in nature. / O presente estudo trata-se de uma Revisão Sistemática da Literatura. Este tipo de estudo visa integrar informações existentes sobre uma temática específica, pelo agrupamento e análise dos resultados procedentes de estudos primários, permitindo a identificação de evidências científicas. O objetivo desta revisão foi identificar na literatura científica, evidências que respaldem o uso de aves, moluscos e peixes como bioindicadores animais de poluição por metais pesados. Realizada, no dia 14 de agosto de 2009, busca nas seguintes bases de dados: Medline, Lilacs, Repidisca e Scielo, disponíveis na Biblioteca Virtual de Saúde. Esta gerou um total de 1654 referências de estudos, que após aplicação de Testes de Relevância, culminou na exclusão de 1640 estudos e inclusão de 14. A síntese das informações extraídas dos estudos que fizeram parte da análise final desta revisão é apresentada em forma de quadros sinópticos. De maneira geral, os estudos evidenciaram que aves, peixes e moluscos constituem-se bons bioindicadores de metais poluentes na natureza. As penas de aves são potencialmente aptos bioindicadores de poluição ambiental de metais pesados. No entanto, os resultados apresentados indicam claramente que os metais não estão distribuídos homogeneamente entre e dentro das penas. Para a maioria dos metais, a contaminação externa parece alterar a concentração da pena após a formação, resultando em maior concentração nas penas e em segmentos da pena que estão mais expostos às condições externas. Alguns metais, como o cádmio tem sua concentração aumentada com a idade, isso pode induzir a interpretações errôneas em estudos de avaliações ecológicas. Quando se avalia ovos de espécies de aves, também deve-se ter o mesmo cuidado. Quanto aos moluscos, foi evidenciado que não há uma uniformidade de acumulação de metais nas conchas e nem nas partes moles dos mesmos. Com relação aos peixes, diferentes tecidos têm sido utilizados para análise da concentração de metais, todavia devido às suas diferentes funções no processo de bioacumulação, a carne do tecido, fígado e brânquias são os mais freqüentemente utilizados para a análise. De maneira geral, os estudos evidenciaram que aves, peixes e moluscos constituem-se bons bioindicadores de metais poluentes na natureza.

Made available in DSpace on 2016-08-10T10:54:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SARAH AMADO.pdf: 2510363 bytes, checksum: c922e69e7e10e882a313e3fde348878c (MD5) Previous issue date: 2015-12-09 / The irregular dumping of heavy metals in the environment is caused, most of the times, by mining activities. Among the metals processed by mining activities is the nickel, a chemical element which presents a great toxicity to fauna, flora and human beings. Aiming to avoid health damage to live beings caused by nickel, there is as an alternative: the soil decontamination through phytoremediation, technology, which uses plant species resistant to heavy metals and is able to extract, degrade, contain and or immobilize them in the soil. Therefore, this research goal was to evaluate the germination, growing and initial development of seeds and young plants of the Guazuma ulmifolia Lam species under different nickel concentrations, aiming its use in restoration of areas contaminated by this metal. So, the experiments were divided into two phases. In the first one, the G. ulmifolia seeds were distributed into six treatments with Ni (NO3)2 [C (0 mg.L-1), T1 (20 mg.L-1), T2 (40 mg.L-1), T3 (60 mg.L-1), T4 (80 mg.L-1) e T5 (100 mg.L-1)], with four repetitions per treatment and 20 seeds per repetition. In the second phase, it was used G. ulmifolia seedlings distributed into five treatments with Ni (NO3)2 [C (0 mg.L-1), T1 (100 mg.L-1), T2 (200 mg.L-1), T3 (400 mg.L-1) e T4 (600 mg.L-1)], each treatment was established with seven repetitions and each repetition was considered to be one seedling into a plastic container containing 1000 cm³ of substrate. At the end of the experiments, the obtained data were analyzed through the ANOVA test followed by the Tukey s multiple comparison test. The statistics results showed no significance to the germination and significant to root length and mortality after the G. ulmifolia germination which makes difficult the use of direct planting of its seeds in phytoremediation programs. Related to the established patterns for the seedlings, there was no significant difference in two of them (the collar diameter and the dry matter of the root) and the indication of significant difference within the others (height, number of leaves, dry matter of aerial parts, leaf area and nickel concentration in the soil after removing the seedlings). However, this difference does not disagree with the goals of phytoremediation, for the progress of all the seedlings was continuous. Moreover, results reveal a great potential of G. ulmifolia tolerance to high levels of nickel concentration, making itself promising in the phytoremediation of contaminated soils by nickel. / Os despejos irregulares de metais pesados no meio ambiente provêm, em sua grande maioria, da atividade mineradora. Dentre os metais explorados na mineração, está o níquel, um elemento químico que apresenta grande potencial de toxicidade à fauna, flora e seres humanos. Com o intuito de se evitar que o níquel cause danos à saúde dos seres vivos, há como alternativa, a descontaminação do solo por meio da fitorremediação, tecnologia, que utiliza espécies de plantas resistentes a metais pesados e capazes de extraí-los, degradá-los, contê-los e ou imobilizá-los no solo. Assim sendo, o objetivo da presente pesquisa foi avaliar a germinação, crescimento e desenvolvimento inicial de sementes e plantas jovens da espécie Guazuma ulmifolia Lam. submetidas a diferentes concentrações de níquel, visando sua utilização em programas de recuperação de áreas contaminadas por este metal. Desta forma, os experimentos foram divididos em duas etapas. Na primeira, as sementes de G. ulmifolia foram distribuídas em seis tratamentos com Ni (NO3)2 [C (0 mg.L-1), T1 (20 mg.L-1), T2 (40 mg.L-1), T3 (60 mg.L-1), T4 (80 mg.L-1) e T5 (100 mg.L-1)], com quatro repetições por tratamento e 20 sementes por repetição. Em uma segunda etapa, foram utilizadas mudas de G. ulmifolia distribuídas em cinco tratamentos com Ni (NO3)2 [C (0 mg.L-1), T1 (100 mg.L-1), T2 (200 mg.L-1), T3 (400 mg.L-1) e T4 (600 mg.L-1)], cada tratamento foi estabelecido com sete repetições e cada repetição foi considerada como sendo uma muda em um recipiente plástico contendo 1000 cm³ de substrato. Ao final dos experimentos, os dados obtidos foram analisados através do teste ANOVA seguido pelo teste de comparações múltiplas de Tukey. Os resultados da estatística, mostraram-se não significativos para a germinação e significativos para o comprimento radicular e mortalidade após a germinação de G. ulmifolia, o que dificulta o emprego do plantio direto de suas sementes em programas de fitorremediação. Com relação aos parâmetros estabelecidos para as mudas, detectou-se inexistência de diferença significativa em dois deles (diâmetro do coleto e matéria seca da raiz) e presença de diferença significativa nos demais (altura, número de folhas, matéria seca da parte aérea, área foliar e concentração de níquel no solo depois da retirada das mudas). Essa diferença, contudo, não permanece em discordância com o propósito da fitorremediação, pois o progresso de todas as mudas foi contínuo. Por conseguinte, os resultados revelam para um grande potencial de tolerância de G. ulmifolia a elevadas concentrações do metal pesado níquel, tornando-se promissora na fitorremediação de solos contaminados pelo mesmo.

Made available in DSpace on 2016-08-10T10:55:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ALESSANDRO DE SOUZA PENNA - PARTE 1.pdf: 33219793 bytes, checksum: 5d072cc0f10deeabe145193eed1a40e8 (MD5) Previous issue date: 2008-03-14 / The work, conducted in Morrinhos city, state of Goiás, Brazil, aimed to evaluate the concentration of heavy metals in the environment drainages in the lake located at its urban area, in the ETA - Estação de Tratamento de Água (an water treatment station) of SANEAGO (the state company responsible for water treatment and supply), and also in five households. All the work was done through an analysis multi-elemental by using twenty-eight samples of surface water and running sediment. This evaluation aimed to raise the possible natural and anthropogenic environmental contamination, in order to relate them to the people healthy. It was obtained the water physical-chemical patterns (by analyzing dissolved oxygen, pH, turbidity and conductivity), which were duly represented through maps of distribution. It was performed the chemical analysis on the samples of running water and sediment through the methods of AA, ICP-OES, ICP-MS and Liquid Chromatography. From the results obtained and statistically treated were made four correlation matrices from each sample, as defined the geochemical of each matrice and developed others sixty seven selected maps for the chemical distribution. The analysis of the results in running sediment showed high concentrations for Cd, Cr and Sb. In the analysis of the results in surface water were found abnormal results for the elements Ag, Al, As, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Mg, Ni, Pb, Sb and V. It was observed that, each greater the distance of sampling points from its source (near to the urban area), greater the environmental impacts caused by the anthrop action. Such impacts are due to the fact of drainages being used for recreation and leisure, irrigation of crops, gardens and orchards, in addition the water is been used as containers of sewage. The results obtained show an environment risk situation which can jeopardize the healthy of the people, who use the water on the region. / O trabalho, realizado no município de Morrinhos - GO, objetivou avaliar a concentração de metais pesados em drenagens do entorno, no lago existente em sua área urbana, em sua Estação de Tratamento de Água (ETA) da SANEAGO e também em cinco residências através de uma análise multielementar em vinte e oito amostras de água superficial e sedimento de corrente. Esta avaliação visou levantar as possíveis contaminações ambientais, sejam naturais ou antrópicas , a fim de relacioná-las com a saúde. Foram determinados os padrões físicoquímicos da água (oxigênio dissolvido, pH, turbidez e condutividade) que foram devidamente representados através dos mapas de distribuição. Foram realizadas as análises químicas nas amostras de água e sedimento de corrente, através dos métodos de AA, ICP-OES, ICP-MS e Cromatografia Líquida. A partir dos resultados obtidos e estatisticamente tratados foram confeccionadas quatro matrizes de correlação pertinentes a cada tipo de amostra, definidas as associações geoquímicas de cada matriz e desenvolvidos outros sessenta e sete mapas de distribuição dos elementos químicos selecionados. A análise dos resultados em sedimento de corrente mostraram altas concentrações para Cd, Cr e Sb. Na análise dos resultados em água superficial foram encontrados resultados anômalos para os elementos Ag, Al, As, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Mg, Ni, Pb, Sb e V. Observou-se com isso que, quanto maior a distância dos pontos de amostragem de sua nascente, e maior é a proximidade com a área urbana, maiores também são os impactos ambientais causados pela ação antrópica. Tais impactos devem-se ao fato das drenagens serem utilizadas para recreação e lazer, irrigação de plantações, hortas e pomares, além de serem recipientes de esgotos. Os resultados obtidos evidenciam uma situação de risco ambiental que pode comprometer a saúde da população que faz uso constante das águas da região.

Submitted by admin tede (tede@pucgoias.edu.br) on 2016-08-18T12:28:55Z No. of bitstreams: 1 Elitania Gomes Xavier.pdf: 1211897 bytes, checksum: cd94d5d9bfa170bb6ed73dc50e138f2b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-18T12:28:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elitania Gomes Xavier.pdf: 1211897 bytes, checksum: cd94d5d9bfa170bb6ed73dc50e138f2b (MD5) Previous issue date: 2014-08-01 / This research seeks for statistic evidences which show that Handroanthus serratifolius and Handroanthus avellanedae are able to survive, endure and develop in different nickel dosages in the soil. These species have ornamental, landscaping, timber and medicinal potential, they can provide income while decontaminate the soil. The experiment (Figure 3a) was carried out with five by applying the following dosages of Ni: 0.0 mg.L-1, 20.0 mg L-1, 40.0 mg L-1, 60.0 mg L-1 and 80mg.L-1 and 100.0 mg l-1, each treatment had seven repetitons. The different solutions containing nickel were obtained by dilution of a stock standard solution (100.0 mg l-1) using (NiNO3) 2. The growth analysis is a method that describes the morphophisiological conditions of the plant at certain times, to quantify its development (Magalhães, 1979). It allows to know the functional and structural differences among the plants and to estimate the biomass formation, to identify responses to treatments (BENINCASA, 2003). For data analysis, statistical tests were performed using ANOVA. Different concentrations of the heavy metal nickel did not affect significantly the growth and development of the Handroanthus avellanedae and Handroanthus serratifolius species regarding the height, diameter, leaf area, dry weight of the air part, dry weight of roots and anatomical cuts parameters. It was concluded that the surveyed plants can tolerate the presence of the heavy metal Ni during the initial growth period. The anatomical structure also was not altered by the application of nickel, remaining without cell and tissue damages. These species have potential for use in contaminated areas by nickel, once the concentration supported is higher than Brazilian law calls for this heavy metal. / Essa pesquisa lançou-se a busca evidencias estatísticas que demonstrem que as Handroanthus avellanedae e Handroanthus serratifolius são capazes de sobreviver, tolerar e se desenvolver em diferentes dosagens de níquel no solo. Estas espécies possuem potencial ornamental, paisagístico, madeireiro e medicinal podem gerar renda e ao mesmo tempo descontaminar o solo. O experimento (Figura 3a) foi realizado com cinco tratamentos aplicando as seguintes dosagens de Ni: 0,0mg.L-1, 20,0mg.L-1, 40,0mg.L-1, 60,0mg.L-1, e 80mg.L-1 e 100,0mg.L-1, cada tratamento teve sete repetições. As diferentes soluções contendo níquel foram obtidas pela diluição de uma solução estoque padronizada (100,0mg.L-1) utilizando (NiNO3)2. A análise de crescimento é um método que descreve as condições morfofisiológicas da planta em períodos determinados, para se quantificar o seu desenvolvimento (MAGALHÃES, 1979). Permite conhecer as diferenças funcionais e estruturais entre plantas e estimar o acúmulo de fitomassa, de forma a identificar respostas aos tratamentos (BENINCASA, 2003). Para analise dos dados foram realizados testes estatísticos, utilizando o teste de ANOVA. As diferentes concentrações do metal pesado níquel não afetaram de forma significativa o crescimento e desenvolvimento das espécies Handroanthus avellanedae e Handroanthus serratifolius em relação aos parâmetros da altura, diâmetro, área foliar, peso seco da parte aérea, peso seco das raízes e nos cortes anatômicos. Concluiu-se que as plantas pesquisadas podem ser tolerantes a presença do metal pesado Ni durante o período de crescimento inicial. A estrutura anatômica igualmente não foi alterada pela aplicação de níquel, permanecendo sem danos celulares e tissulares. As espécies avaliadas possuem potencial para uso em áreas contaminadas por níquel, vez que a concentração suportada é maior do que preconiza a legislação brasileira para este metal pesado.

O fertilizante fosfatado brasileiro é obtido pela reação por via úmida da rocha fosfática de origem ígnea com ácido sulfúrico concentrado, obtendo como produto final, o ácido fosfórico e como resíduo, o fosfogesso, que é estocado em pilhas, a céu aberto, junto às instalações produtoras. Parte do fosfogesso vem sendo utilizada na agricultura como condicionador de solos, devido a sua alta solubilidade, podendo melhorar a estrutura do solo, reduzir a erosão do solo, aumentar os níveis de enxofre e fósforo disponíveis e melhorar a composição dos fertilizantes. Mas a presença de radionuclídeos e metais no fosfogesso impõem restrições sobre o uso na agricultura. Para garantir uma utilização segura, é importante estimar a lixiviação dos radionuclídeos e metais presente no fosfogesso. O objetivo deste trabalho foi estudar a disponibilidade dos radionuclídeos relevantes do ponto de vista radiológico (238U, 232Th, 226Ra, 228Ra, 210Pb e 210Po) e dos metais (As, Cd, Cr, Ni, Se, Hg e Pb) presentes no fosfogesso de procedência brasileira, levando em consideração sua aplicação em solo agricultável. Para esta finalidade, foi desenvolvido um protocolo experimental em escala de laboratório, no qual colunas foram preenchidas com misturas de solos arenosos e argilosos típicos brasileiros condicionados com fosfogesso. A essas colunas foi adicionada água, a fim de se alcançar uma extração branda desses elementos. Foi implantado um procedimento analítico para a determinação sequencial dos radionuclídeos de interesse na solução obtida na lixiviação. As frações disponíveis foram obtidas utilizando-se a razão entre as concentrações dos radionuclídeos no lixiviado e as concentrações dos radionuclídeos nas amostras de solo, solo condicionado com fosfogesso e fosfogesso. Os valores de concentração dos radionuclídeos 238U, 232Th, 226Ra, 228Ra, 210Pb e 210Po obtidos no fosfogesso das duas procedências variaram de 86 Bq kg-1 a 352 Bq kg-1. As concentrações de 226Ra e 228Ra obtidas no fosfogesso ficaram abaixo do limite máximo permitido pela resolução da Comissão Nacional de Energia Nuclear, atendendo às condições necessárias para o seu uso na agricultura. Os resultados obtidos para os metais As, Cd, Cr, Ni, Pb, Se e Hg no fosfogesso foram inferiores ao limite máximo para condicionador de solo e para fertilizantes estabelecidos pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, atendendo às condições necessárias para o seu uso na agricultura. Os radionuclídeos 226Ra, 210Pb, 210Po e 228Ra apresentaram frações disponíveis nos solos e solos condicionados com fosfogesso variando de 0,05% a 1,2%; para o 238U e 232Th as frações disponíveis apresentaram valores inferiores a 0,05%. Os metais apresentaram frações disponíveis nos solos e solos condicionados com fosfogesso variando de 0,05% a 1,07%. Os resultados obtidos para a fração disponível de metais e radionuclídeos no solo condicionado com fosfogesso demostraram que mesmo utilizando concentrações de fosfogesso dez vezes acima da dose recomendada, a disponibilização foi desprezível. Pode-se concluir que a utilização do fosfogesso como condicionador de solos é viável, no que concerne a disponibilidade dos metais e radionuclídeos estudados. / The Brazilian phosphate fertilizer is obtained by wet reaction of the igneous phosphate rock with concentrated sulphuric acid, giving as final product, phosphoric acid, and dehydrated calcium sulphate (phosphogypsum) as by- product. The phosphogypsum is stored in stacks at open air. Part of this phosphogypsum has been used in agriculture as soil amendment, mainly due to the characteristics of CaSO4, which improves the root penetration in soil. It provides calcium in the soil depth, reduces the aluminium saturation, contributes to the deepening of the plant root system and favours the absorption of water and nutrients. However, the presence of radionuclides and metals put restrictions on the use of phosphogypsum in agriculture. To assure a safe application of phosphogypsum, it is important to estimate the lixiviation of radionuclides and metals present in phosphogypsum. The main objective of this thesis is to study the availability of natural radionuclides, important in terms of radiological protection (238U, 232Th, 226Ra, 228Ra, 210Pb and 210Po), and metals (As, Cd, Cr, Ni, Se, Hg and Pb), present in the Brazilian phosphogypsum used in agriculture. For this purpose, an experimental protocol was conducted in the laboratory, in which columns filled with Brazilian typical sandy and clay soils and phosphogypsum were percolated with water, to achieve a mild extraction of these elements. The availability of the radionuclides and metals was evaluated by measuring the total concentration in the soil amended with phosphogypsum and the concentration in the leachate, to establish the ratio between the available fraction and the total one. An experimental procedure was established for the sequential determination of the radionuclides in the leachate. The concentration of the radionuclides 238U, 232Th, 226Ra, 228Ra, 210Pb and 210Po in phosphogypsum from the two provenances varied from 86 Bq kg-1 to 352 Bq kg-1. The concentration of the radionuclides 226Ra and 228Ra showed compliance with the limits adopted by Comissão Nacional de Energia Nuclear, for the safe use of phosphogypsum in agriculture. The concentration of As, Cd, Cr, Ni, Se, Hg and Pb in phosphogypsum were below the limits adopted by Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, for the safe use of phosphogypsum in agriculture. The available fractions of the radionuclides 226Ra, 210Pb, 210Po and 228Ra in soils and soil amended with phosphogypsum varied from 0.05% to 1.2%. For 238U and 232Th, the available fractions were lower than 0.05%. The metals showed available fractions in soils and soil amended with phosphogypsum from 0.05% to 1.07%. The results obtained for the concentration of the radionuclides and metals in the available fractions were low; giving evidence that, even when these elements are present in the phosphogypsum, they do not contribute to an enhancement of their content in water. It can be concluded that the utilization of Brazilian phosphogypsum as soil amendment is viable, concerning the availability of the metals and radionuclides studied.

Submitted by Rosimeri Vergara (rosimerivergara@unipampa.edu.br) on 2018-08-21T20:50:43Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Inagé Indio Guerra Machado 2017.pdf: 4718461 bytes, checksum: dc98a4afef418370fcacf8963a2e1cb9 (MD5) / Approved for entry into archive by Dayse Pestana (dayse.pestana@unipampa.edu.br) on 2018-08-23T12:49:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação Inagé Indio Guerra Machado 2017.pdf: 4718461 bytes, checksum: dc98a4afef418370fcacf8963a2e1cb9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-23T12:49:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Inagé Indio Guerra Machado 2017.pdf: 4718461 bytes, checksum: dc98a4afef418370fcacf8963a2e1cb9 (MD5) Previous issue date: 2017 / Na atualidade, enquanto diminuem as reservas dos recursos naturais, aumentam as quantidade e extensão dos danos ambientais decorrentes desta exploração. Entre as diversas atividades produtivas a mineração é uma das que também causam perdas à qualidade do ar, águas e solos, entre outras razões, por extravio de minério em rejeitos, cujo significado pode ser traduzido como contaminação. Este é o cenário que se observada hoje, no entorno da pequena cidade de Lavras do sul, distante 320 Km a oeste da capital do estado do Rio Grande do Sul, onde três séculos de vocação mineira e o sonhos de riquezas fartas produziram incontável número de escavações, acompanhadas de grandes quantidades de rejeitos e estéril, em pilhas ou espalhados na superfície. Sob este contexto é que foi escolhida a área “Mina Cerro Rico” (MCR), distante cerca de seis Km a leste da cidade, com o objetivo de avaliar como se comportam os íons dos metais como o cobre, chumbo, zinco e o metaloíde arsênio, nos solos do entorno destas áreas exploradas durante tantos anos, para produção de ouro e prata. Os trabalhos visaram inicialmente entender da capacidade em reter os íons dos metais escolhidos, que as substancias húmicas do solo podem possuir. A seguir, foi reproduzido em laboratório, o processo de lixiviação da camada superior de solo total (0,00 a 0,15 m), por águas que simularam aproximadamente as mesmas condições de chuvas, com emprego da técnica de colunas de percolação. O trabalho foi acompanhado de análises químicas da concentração de metais e metalóide, por FRX e ICP-OES, para deste modo apreciar a existência eventual de contaminação segundo critérios FEPAM, CONAMA e USEPA. O comportamento dos íons de Cu, Pb, e Zn, metais escolhidos para o estudo, assim como e do As, foi estimado pelo reconhecimento da especiação e a mobilidade das espécies, empregando o software PHREEQC aos percolados obtidos na lixiviação do solos. / At the present time, while decreasing natural resources reserves, the amount and extent of environmental damages resulting from this exploitation increase. Among the various productive activities mining is one of those that also cause losses to the quality of air, water and soil, among other reasons, due to the loss of ore in tailings, whose meaning can be translated as contamination. This is the scenario that is observed today, around the small town of Lavras do Sul, 320 km west of the capital of the state of Rio Grande do Sul, where three centuries of mining vocation and the dreams of riches have produced countless Excavations, accompanied by large quantities of tailings and sterile, in piles or scattered on the surface. In this context, the "Cerro Rico Mine" (MCR) area was chosen, about six kilometers east of the city, with the objective of evaluating the behavior of metals ions such as copper, lead, zinc and metalloid arsenic, in the soils surrounding these areas exploited for so many years, for the production of gold and silver. The works initially aimed at understanding the ability to retain the ions of the chosen metals, which soil humic substances may possess. Next, the leaching process of the upper layer of total soil (0,00 to 0,15 m) was reproduced in the laboratory, by water that simulated approximately the same rainfall conditions, using the technique of percolation columns. The work was accompanied by chemical analyzes of the concentration of metals and metalloid, by FRX and ICP-OES, in order to evaluate the possible existence of contamination according to FEPAM, CONAMA and USEPA criteria. The behavior of the Cu, Pb, and Zn ions, metals chosen for the study, as well as of the As, was estimated by the recognition of speciation and species mobility, using the PHREEQC software to percolates obtained in soil leaching.

Former mining areas are well-known globally to be a significant anthropogenic source of contaminants being dispersed into the surrounding environment. Various human activities, including ore mineral mining, industrial activities, domestic waste production, and the agricultural application of fertilisers and pesticides, are likely to contribute to the release of huge amounts of potentially toxic metals into the ecosystem, which have harmful effects on the flora and fauna and on human health. Therefore, the main aim of this study is to evaluate the contamination that arises from some selected heavy metals (Cu, Pb, Zn, Mn, Cr, Ni, and V) in topsoil and floodplain samples from the Ecton mining area. Ecton Hill is located in the southern part of the Peak District, Staffordshire, England, and bounded by the River Manifold from the west. This area has been mined for sulphide minerals, which were extracted extensively from the 16th century until the mid-19th century; the area is currently being used for cattle rearing and agricultural purposes. Therefore, it would be worth finding out the extent to which the area has been polluted by the aforementioned metals. To this end, topsoil and floodplain samples were collected and analysed for their total concentrations using XRF technique and different granulometric classes (i.e. clay, silt, and sand) using a (Malvern Mastersizer Long Bed) laser granulometer with a presentation unit of MS-17. In addition, soil specific factors, including organic matter content, organic carbon, pH, Eh, and cation exchange capacity were also measured. Spatial distribution maps were constructed using a GIS approach for the metals studied over the study area. Contamination and ecological risk assessments were carried out via the geoaccumulation index (Igeo) and enrichment factors (EF) respectively. Moreover, collected soils for different land uses have been assessed using the UK government soil guidelines (i.e. ICRCL and CLEA's SGVs soil values). Furthermore, the bioavailability, leachability, and fractionation (using five-steps sequential extraction) of the metals in various soil phases were characterised using correlation matrix and principal component analysis (PCA) approaches. The GIS- based spatial analysis maps reveal that elevated concentrations of the metals are located around the sites of the mining waste in the area. The contamination assessment results indicate that Cu, Pb, Zn have a contamination degree ranging between strongly contaminated (class 4) and extremely contaminated (class 6). The results of the ecological assessment by enrichment factor (EF) show that Pb has the highest enrichment factor. The bioavailability results of the heavy metals under study, via EDTA, show that Cu, Pb, Zn have the highest bioavailable fractions. The regression analysis demonstrates that Mn gives the best fit regression equation with the highest R2 value of 0.825. The leachability results reveal that, of the seven heavy metals, Zn has the highest leachable value, whereas the lowest leachable was recorded for Cr. Speciation was measured using the five-steps procedure, and the results show that Cu, Pb and Zn are mainly associated with the organic matter fraction, whilst, Cr, Ni and V are associated with the residual fraction. The principal component analysis (PCA) revealed that oxides of Fe/Al, organic matter, and the clay and silt fractions are the main soil parameters responsible for binding heavy metals to the soil surfaces of the study area. Changing the redox potential conditions and acidification was investigated and the results indicate that such changes have significant effects on the release of heavy metals from the soil particles at Ecton Hill.

O presente estudo objetivou uma avaliação sobre os principais metais pesados Co, Cr, Cu, Zn, Cd, Ni e Pb presentes nos sedimentos de fundo ao longo do rio Tietê (SP), em doze estações de amostragem considerando as distribuições desses metais em perfis de profundidades. O método utilizado foi a da extração seqüencial seletiva em quatro frações (solúvel + trocável, ácido solúvel ou carbonatos, óxidos de ferro e manganês e matéria orgânica) dentro da fase lábil, contando ainda com a determinação da fase residual através da fusão alcalina, e visando complementar o estudo utilizou-se da técnica de Sulfetos Volatilizados por ataque Ácido (AVS) com Extração Simultânea de Metais Pesados (SEM). Os resultados obtidos com a extração seqüencial, para a estação de Pirapora, no alto Tietê foram de 47% de biodisponibilidade de Cu, sendo este principalmente associada à matéria orgânica e 85% de biodisponibilidade de Zn, nas fases dos óxidos de Fe e Mn e ácido solúvel. Já no médio Tietê, altas concentrações de Cu também puderam ser observadas apresentando percentuais de biodisponibilidade de 46 e 65%, respectivamente para as estações de Tietê e Anhembi. Para as estações do baixo rio Tietê, próximas à foz, Nova Avanhandava e Três Irmãos, resultados similares puderam ser observados, com elevadas concentrações de metais pesados, de origem antrópica nessa região e no caso do Cu em particular, como controle de algas nesses reservatórios. Com relação ao método da extração simultânea de metais (SEM) e AVS empregados na avaliação da biodisponibilidade dos principais metais pesados nos sedimentos ao longo da bacia do rio Tietê, foi possível confirmar os resultados obtidos da extração seqüencial, sendo verificados prováveis efeitos de toxicidade de Zn, Cu e Cr nos sedimentos das estações de Tietê e Anhembi, no médio Tietê e efeitos ainda incertos de toxicidade de Cu, Zn e Co nos sedimentos próximos a foz do rio Tietê, em Nova Avanhandava e Três Irmãos. As diferenças observadas nos potenciais de extração entre os métodos utilizados evidenciaram que na maioria dos casos o método AVS correspondeu à fração S2 da extração sequencial seletiva para amostras de baixos teores de silte/argila e à fração S3 para amostras com elevados teores de silte/argila, ficando evidente que o caráter de biodisponibilidade de metais pesados para ambos os métodos utilizados apresentaram interpretações diferentes e discutíveis / The study aimed to evaluate the main heavy metals (Co, Cr, Cu, Zn, Cd, Ni and Pb) present in bottom sediments along Tietê River, São Paulo state, Brazil, in twelve sampling stations, considering the distributions of these metals in profiles depths. The methods were sequential selective extraction in four fractions (soluble + exchangeable, soluble acid or carbonates, iron and manganese oxides and organic matter) in the labile phase and, alkaline fusion in the residual phase. A complementary study based on acid volatile sulfide (AVS) with simultaneous heavy metal extraction (SEM) was conducted. The results showed 47% of Cu bioavailability, for Pirapora station, high Tietê, which is mainly associated with organic matter and, 85% of Zn bioavailability, in Fe and Mn oxides and acid soluble phases. In middle Tietê, high concentrations of Cu could be observed, showing a bioavailability percentage of 46 and 65% for Tietê and Anhembi stations, respectively. For low Tietê stations, Nova Avanhandava and Três Irmãos, similar results were observed with high heavy metal concentrations of anthropogenic origin and, in particular for Cu, to control algae in these reservoirs. Regarding the complementary study, AVS and SEM confirmed the sequential extraction results, identifying possible toxicity effects of Zn, Cu and Cr in sediments of Tietê and Anhembi stations, in middle Tietê. However, the toxicity effects were uncertain for Cu, Zn and Co in sediments near Tietê River mouth, in Nova Avanhandava and Três Irmãos. The differences in extraction potential between the methods showed that, in most cases, AVS corresponded to S2 fraction of the sequential selective extraction for low silt / clay level samples and, S3 fraction for high silt / clay level samples. Thus, the bioavailability character of heavy metals for both methods had different and debatable interpretations

Os metais pesados têm uma influência direta ou indiretamente em aspectos fisiológicos das macroalgas como crescimento, desenvolvimento, reprodução, desempenho fotossintetizante, respiração, organização celular e morfologia. O cádmio está entre os poluentes mais comuns encontrados nos efluentes industriais e residenciais. Nos manguezais, devido às suas características do seu sedimento e grande quantidade de matéria orgânica, podem reter uma quantidade considerável de metais, reduzindo a transferência destes poluentes para os organismos. O objetivo deste estudo foi caracterizar as respostas fisiológicas, variações bioquímicas e histoquímicas da macroalga vermelha B. radicans procedente de dois ambientes, um conhecido como impactado (Cubatão-SP) e o outro não impactado por metais (Peruíbe-SP) frente à contaminação por Cd. Os parâmetros analisados foram taxa de crescimento, desempenho fotossintetizante, conteúdo pigmentar (ficobiliproteínas, clorofila a, carotenoides), proteínas solúveis totais, bioabsorção de Cd, potencial antioxidante e variações histoquímicas. Neste estudo foram utilizadas seis concentrações crescentes de Cd: 6, 12, 18, 37 e 55 mg.L-1. As algas expostas às maiores concentrações (37 e 55 mg.L-1), de ambos os locais, não sobreviveram após o quinto dia de experimento, as demais amostras expostas às outras concentrações mantiveram-se vivas até o fim do experimento que durou 11 dias. As amostras de B. radicans do ambiente impactado demonstrou maior tolerância ao metal em todos os testes quando comparada com as algas do local não impactado, demonstrando um menor decréscimo na taxa de crescimento e desempenho fotossintetizante. Em relação a clorofila a, o local não impactado houve um decréscimo menor em relação ao local impactado. Os resultados da atividade antioxidante houve um decréscimo direto em relação a concentração de Cd, quanto maior foi a concentração de Cd menor foi a atividade antioxidante, mas B. radicans demonstrou ser uma fonte natural de antioxidante. Os resultados deste estudo complementam trabalhos de ecofisiologia posteriores e fornecem subsídios da estratégia de vida de B. radicans frente ao estresse ao Cd, pois não foi encontrada nenhuma literatura sobre o efeito deste metal em B. radicans / Heavy metals have direct or indirect influence on physiological aspects of macroalgae such as growth, development, reproduction, photosynthetic performance, respiration, cell organization and morphology. Cadmium is among the most common pollutants found in industrial and residential wastewater. In mangroves due to the sediment characteristics and great amount of organic matter can retain considerable amounts of metals, reducing the transference of these pollutants to the organisms. The aim of this study was characterize the physiological responses, biochemical and histochemical variations of the red macroalga B. radicans coming from two environments, one known as impacted (Cubatao-SP) and the other not impacted by metals (Peruíbe-SP) under Cd contamination. The analyzed parameters were growth rate, photosynthetic performance, pigment content (phycobiliproteins, chlorophyll a, carotenoids), total soluble proteins, Cd bioabsorption, antioxidant potential and histochemical changes. In this study were used six increasing concentrations of Cd: 6, 12, 18, 37 and 55 mg.L-1. The treated seaweed to higher concentrations (37 and 55 mg.L-1), for both sites, did not survive after the fifth day of experiment, the remaining lower exposed samples remained alive until the end of the experiment which lasted 11 days. Samples of B. radicans form impacted environment showed higher Cd tolerance in all tests compared with algae from not impacted environment, showing a smaller decrease in growth rate and photosynthetic performance. For chlorophyll α samples from not impacted environment there were minor decrease related to impacted environment. The results of antioxidant activity were direct decrease from Cd concentration, at higher Cd concentration there was lowest antioxidant activity, but B. radicans demonstrated to be a natural source of antioxidants. The results of this study complement future ecophysiological studies and providing profits about the life strategy of B. radicans against Cd stress because there was not found any literature on the effect of rhis metal on B. radicans