Submitted by Socorro Albuquerque (sbarbosa@ufpa.br) on 2018-05-02T19:04:45Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_HidrocarbonetosPoliciclicosAromaticos.pdf: 7233253 bytes, checksum: 8c92928e8e34c38bdde173bb4d57a157 (MD5) / Approved for entry into archive by Socorro Albuquerque (sbarbosa@ufpa.br) on 2018-05-03T18:08:57Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_HidrocarbonetosPoliciclicosAromaticos.pdf: 7233253 bytes, checksum: 8c92928e8e34c38bdde173bb4d57a157 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-03T18:08:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_HidrocarbonetosPoliciclicosAromaticos.pdf: 7233253 bytes, checksum: 8c92928e8e34c38bdde173bb4d57a157 (MD5) Previous issue date: 2018-04-13 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HPA) são contaminantes orgânicos ubíquos gerados por processos naturais (digenéticos ou biogênicos) e antropogênicos (pirogênicos ou petrogênicos). Eles são formados principalmente durante a decomposição da matéria orgânica induzida por altas temperaturas. Dezesseis desses HPA são considerados prioritários em estudos ambientais pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (USEPA) devido às suas propriedades tóxicas e carcinogênicas. A maioria dos poluentes, assim como os HPA, persiste nos sedimentos até sua degradação, portanto, os estudos de poluição sedimentar são considerados efetivos em pesquisas sobre contaminação. Os corpos aquáticos que constituem a bacia do Rio Amazonas são habitats de grande diversidade biológica, numerosas espécies de peixes e de moluscos são importantes fontes de alimento para a população ribeirinha e recursos para a indústria alimentar. A poluição desses sistemas aquáticos por HPA pode prejudicar a biota e consequentemente a população e a economia local. Mesmo assim, pouca informação está disponível sobre a poluição por HPA em sistemas aquáticos amazônicos. O objetivo deste estudo foi avaliar os níveis de contaminação por HPA dos sedimentos superficiais da Zona Costeira Amazônica (Belém-PA, Macapá-AP e Santana-AP) através da identificação e quantificação dos HPA, comparação dos níveis de HPA encontrados com áreas próximas e outras partes do mundo, identificação de fontes potenciais de HPA na área estudada, avaliação da qualidade dos sedimentos em relação a esses poluentes e discussão inicial sobre baselines para HPA em sedimentos de sistemas aquáticos amazônicos. Quatorze amostras de sedimentos superficiais foram coletadas ao longo da área urbanizada da Baía de Guajará e do Rio Guamá (Belém-PA); onze amostras ao longo dos canais sinuosos das ilhas do Combú e das Onças, localizadas ainda nos acima referidos corpos aquáticos; dez amostras dentro do rio Aurá que flui para o Rio Guamá; e dezesseis amostras ao longo do Estuário do Rio Amazonas (Macapá e Santana-AP) abrangendo a margem urbanizada e a Ilha de Santana. A concentração total de HPA (ΣHPA) variou de 18,1 a 9905,7 ng g-1 na Baía de Guajará e no Rio Guamá, 3824,2 a 15693,9 ng g-1 no Rio Aurá e 22,2 a 158 ng g-1 no Estuário do Rio Amazonas. De maneira geral, a área estudada pode ser classificada como moderada a altamente contaminada. No entanto, os níveis de HPA obtidos na zona insular estudada são relativamente baixos e podem ser considerados como baselines para esses poluentes em sedimentos de sistemas aquáticos amazônicos. A discriminação das fontes de HPA e seu potencial de toxicidade é necessário para avaliar seus efeitos no meio ambiente. Os HPA são sempre emitidos como uma mistura, e as proporções de concentração molecular relativa são consideradas características de uma dada fonte de emissão. As razões diagnósticas selecionadas e as análises estatísticas mostraram que a combustão de biomassa e de combustíveis fósseis são a principal origem dos HPA. Embora a origem pirogênica seja a principal fonte, não podemos ignorar que existe uma mistura de HPA de diferentes fontes, as atividades portuárias e petroquímicas são fontes menores desses contaminantes para a área de estudo. Os dados indicaram a existência de fontes pontuais e um transporte relativamente restrito dos HPA. As diretrizes de qualidade de sedimento (SQGs) baseadas em limiares de toxicidade foram utilizadas para classificar a toxicidade das amostras de sedimentos e, consequentemente, os potenciais efeitos biológicos adversos. A avaliação do risco ecológico indicou que os HPA nos sedimentos devem: na margem urbanizada da Baía de Guajará e do Rio Guamá, assim como no Rio Aurá, ocasionalmente causar efeitos à biota, como danos agudos; nas ilhas do Combú e da Onças, não oferecer estresse biológico ou danos potenciais; e no Estuário do Rio Amazonas, não ocasionar nenhum efeito adverso sobre os organismos, mas a presença de dibenzo[a,h]antraceno e benzo[a]pireno, considerados poderosos agentes cancerígenos, neste sistema aquático merece atenção. / Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) are ubiquitous organic contaminats generated by natural (diagenetic or biogenic) and anthropogenic (pyrogenic or petrogenic) processes. They are primarily formed during heat-induced decomposition of organic matter. There are sixteen PAH considered as priority in environmental studies by the Environmental Protection Agency of the United States (USEPA) due to their toxic and carcinogenic properties. Most pollutants, as PAH, persist in sediments until their degradation, therefore sedimentary pollution studies can be effective approaches to contamination research. The aquatic bodies that constitute the basin of the Amazon River are habitats of great biological diversity, numerous species of fish and mollusks are an important food source for the riverine population and resources for the alimentary industry. PAH pollution of these aquatic systems can damage the biota and consequently the local people and economy. Even so very little information is available on extend of PAH pollution in amazonic aquatic systems. The aim of this study was to evaluate PAH contamination levels of the superficial sediments of the Amazon Coastal Zone (BelémPA, Macapá-AP and Santana-AP) through PAH identification and quantification, comparison of PAH levels found in nearby areas and around the world, identification of potential PAH sources to the studied area, evaluation of sediment quality in respect to these pollutants and an initial discussion about baselines for PAH in sediments from amazonian aquatic systems. Fourteen surficial sediment samples were collected along Guajará Bay and Guamá River (Belém-PA) urbanized area; eleven samples along the sinuous channels from the Combú and Onças islands, located yet in the mentioned above aquatic bodies; ten samples inside Aurá River that flows into the Guamá River; and sixteen samples along Amazon River Estuary (Macapá and Santana-AM) covering the urbanized margin and Santana island. Total PAH concentration (∑PAH) ranged from 18.1 to 9905.7 ng g−1 dw at Guajará Bay and Guamá River, 3824.2 to 15693.9 ng g−1 dw at Aurá River and 22.2 to 158 ng g−1 dw at Amazon River Estuary. In general, the studied area can be classified as moderate to highly contaminated. However, obtained PAH levels at the studied islands zone are relatively low and may be considered as baselines for these pollutants in sediments from amazonic aquatic systems. The discrimination of PAH sources and their toxicity potential is necessary to evaluate their effects in the environment. PAH are always emitted as a mixture, and the relative molecular concentration ratios are considered to be characteristic of a given emission source. The selected PAH ratios and statistical analysis for showed that biomass and fossil fuel combustion are the dominant PAH origin. Although the pyrogenic origin is the main source, we can not ignore that there is a mixture of PAH from different sources, the port and petrochemical activities are minor sources of these contaminants for the studied area. Data indicated the existence of punctual sources and a relatively restricted PAH transport. Sediment quality guidelines (SQGs) based on toxicity thresholds were be used to rank the toxicity of sediment samples and, consequently, the potential adverse biological effects. The ecological risk assessment indicated that PAH in the sediments should: at Guajará Bay and Guamá River urbanized margin, as well as at Aurá River, occasionally cause biological effects, as acute damage; at Combú and Onças islands, do not offer biological stress or damage potential; and at Amazon River Estuary, do not cause any adverse effect on organisms, but the presence of dibenzo[a,h]anthracene and benzo[a]pyrene, considered powerful carcinogenic agents, in this aquatic system deserves more concerns.

O Reator Multipropósito Brasileiro RMB será um reator nuclear de pesquisa futuramente instalado no município de Iperó SP, Brasil. A construção de qualquer empreendimento acarreta na geração de diversos impactos ambientais e cabe ao responsável deste o monitoramento, controle e mitigação desses impactos. Dentre os poluentes que impactam o meio ambiente, os HPAs são poluentes orgânicos persistentes de extrema importância por apresentarem caraterísticas pré-carcinogênicas, mutagênicas e tóxicas, onde suas maiores fontes são provenientes de atividades antropogênicas, mais precisamente da queima de combustíveis fósseis e da biomassa. O objetivo desse trabalho foi identificar e quantificar 14 HPAs em amostras de sedimento da área de instalação do RMB em quatro períodos distintos utilizando uma metodologia desenvolvida e validada por Brito (2009) a fim de promover uma avaliação prévia da área de estudo para fornecer dados e monitorar o provável aumento das concentrações das espécies químicas, e validar este método para aplicação em matriz de solo, além de avaliar as amostras de solo do RMB. Os resultados de validação do método indicaram excelente seletividade, linearidade, exatidão e precisão, podendo ser utilizado para o fim que se propõe. As amostras de solo apresentaram baixas concentrações em relação à resolução CONAMA n° 420/09, indicando que o solo da área se encontra preservado. Os valores de concentração dos compostos em solo variaram de 0,0021 μg g-1 (antraceno) a 1,16 μg g-1 (pireno). A faixa de concentração observada para sedimento variou de 0,0028 μg g-1 (antraceno) a 2,6 μg g-1 (pireno). A maioria das concentrações de HPAs em amostras de sedimento se encontram abaixo dos limites do CONAMA n° 454/12, indicando que a área do empreendimento ainda está preservada, e os valores que estão acima do indicado podem estar associados a variação sazonal, o que implica na dispersão ou acumulação dos poluentes. / The Brazilian Multipurpose Reactor RMB will be a nuclear research reactor installed in the county of Iperó SP, Brazil. The construction of any project entails the generation of several environmental impacts and it is the responsability of the responsible for for this monitoring, to control and mitigate these impacts. Among the pollutants that impact the environment are the PAHs that are persistent organic pollutants of extreme importance because they have pre-carcinogenic, mutagenic and toxic charateristics, where their major sources come from anthopogenic activities, more precisely from the burning of fossil fuels and biomass. The aim of this study was to identify and quantify 14 PAHs in sediment and soil samples from the RMB installation area in four distinct periods, in order to promote a previous evaluation of the study area. By monitoring was possible verify the increase in concentrations of some chemical species. The validation results of the method indicated excellent selectivity, linearity, accuracy and precision, and can be used for the purpose proposed. The soil samples presented low concentrations regarding to the CONAMA n° 420/09 resolution, indicating that the soil of the area is still preserved. The concentration values of the compounds in soil ranged from 0.0021 μg g-1 (anthracene) to 1.16 μg g-1 (pyrene). The concentration values for sediment ranged from 0.0028 μg g-1 (anthracene) to 2.6 μg g-1 (pyrene). Most concentrations of PAHs in sediment samples are below the limits of CONAMA No. 454/12, indicating that the area of the project is still preserved, and the values that are above the indicated can be associated to seasonal variation, which implies in the dispersion or accumulation of pollutants.

Os grânulos plásticos são encontrados no ambiente marinho e, em função de suas características podem concentrar e transportar poluentes orgânicos. A Enseada de Santos representa um polo de grande importância econômica para o estado de São Paulo, devido à existência do Porto de Santos e do complexo industrial de Cubatão nos seus arredores. Essa região foi escolhida para o desenvolvimento deste estudo por possuir uma grande quantidade de grânulos na superfície arenosa de suas praias. O presente estudo teve como objetivos: (1) avaliar uma proposta metodológica para a coleta de grânulos plásticos, baseada no uso de transectos perpendiculares à linha da água compostos por escavações (amostragens) equidistantes; e (2) analisar a concentração, composição e fontes de contaminação de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) nos grânulos coletados em praias arenosas, considerando diferentes escalas espaciais e a influência do tipo de resina que os grânulos são produzidos, bem como o tempo de exposição destes no ambiente. O resultado da avaliação da proposta metodológica determinou o diâmetro do trado que fornece a melhor combinação entre tempo e volume de sedimento coletado, além da confirmação da profundidade de maior ocorrência dos grânulos na coluna sedimentar, bem como a constatação de que transectos tornam-se inviáveis para este procedimento. É sugerido, então, o desenvolvimento de estudos futuros a fim de encontrar o melhor desenho amostral, uma vez que não foi eficaz a realização de transectos, para a amostragem de grânulos plásticos em profundidade. De acordo com os resultados das análises, a concentração e composição de HPAs nos grânulos plásticos variaram de forma expressiva entre os pontos amostrais em uma mesma praia, de forma que, para a obtenção da real variabilidade de poluentes em uma praia, são necessárias coletas em diversos pontos amostrais, a fim de evitar uma equivocada extrapolação dos resultados. As análises dos grânulos coletados em diferentes profundidades no sedimento arenoso indicam resultados semelhantes, com uma alta variabilidade na composição e concentração de HPAs. Entre as resinas, houve diferença na concentração de HPAs (polietileno > polipropileno) e no tempo de exposição, com maiores concentrações nos grânulos mais escuros, ou seja, mais tempo expostos no ambiente. A contaminação na área de coleta é oriunda da mistura de compostos provenientes de fontes petrogênicas e pirolíticas e as análises da potencial toxicidade dos HPAs em grânulos, em geral, indicam um risco iminente aos organismos. São necessários, no entanto, estudos complementares também para a investigação da possibilidade de bioacumulação dos poluentes em organismos. / Plastic pellets are easily found in marine environment and due to its characteristics they may concentrate and bring organic pollutants. Santos bay represents a major economic center for the state of São Paulo because of Santos Port and the Cubatão industrial complex in its surroundings. This place was chosen for the development of the study for the great number of pellets found in the sandy surface of its beaches. This study aimed at (1) evaluating a sampling methodology for plastic pellets based on the use of transects perpendicular to the seawater line and made by diggings equally distant from one another (samplings). It also aimed at (2) analyzing the concentration, composition and sources of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) contamination on the pellets sampled on sandy beaches, considering different spatial scales and resin kinds which the plastic pellets were made from as well as their exposure time in the environment. As a result of the evaluation of sampling methodology the sampler diameter was defined which provides the best combination between the time and the volume of sampled sediment. Apart from that the depth of the major occurrence of plastic pellets in the sedimentary column was confirmed and it was established that transects are impracticable for this kind of procedure. The development of future studies in order to figure out the best sample design is suggested once the use of transects was not efficient for plastic pellets sampling in depth. According to analyses results the PAHs concentration and composition on the plastic pellets vary largely among sampling sites on the same beach. In order to obtain real pollutant variability on one beach, samples taken from different sampling sites are necessary to avoid a wrong over sizing of results. The plastic pellets analyses taken from different depths in sandy sediment showed similar results to those from the surface with a high variability in PAH concentration and composition. Among the resins there was a difference on PAH concentration (polyethylene > polypropylene) and exposure time, showing larger concentrations on darker pellets, that is longer exposed in the environment. The contamination in the studied area comes from the mixture of compounds from petrogenic and pyrolitic sources and the PAHs potential toxicity in plastic pellets analyses generally reflect an imminent risk to organisms. Complementary studies are also necessary to investigate the possibility of pollutant bioaccumulation in organisms.

Os estuários são o receptáculo final de muitos contaminantes antrópicos, como os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs), que podem ser tóxicos aos organismos. A biodisponibilidade dos HPAs pode ser avaliada através de biomarcadores de exposição, como os metabólitos biliares. Este trabalho teve como objetivo avaliar a biodisponibilidade do HPAs em peixes da espécie Mugil curema do Estuário de Santos e de Cananéia, através da análise de metabólitos de HPAs em bile de peixes. As coletas no Estuário de Cananéia foram realizadas nos meses de junho e novembro de 2008 e as coletas no Estuário de Santos foram realizadas entre os meses de março e maio de 2009. Os metabólitos foram analisados através de cromatografia líquida com detector de fluorescência (HPLC/F). A concentração de metabólitos biliares totais para o Estuário de Cananéia variou entre 0,91 a 89,97 ?g g-1 de bile, e para o Estuário de Santos variou de 4,68 a 528,43 ?g g-1 de bile. Houve diferença significativa entre os locais estudados. Observou-se também que não houve diferença significativa entre as amostras de machos e de fêmeas. A biodisponibilidade de HPAs foi considerada como baixa para o Estuário de Cananéia e alta para o Estuário de Santos. Valores de referência foram propostos para analise ambiental de metabólitos biliares de HPAs, sendo estipulada uma concentração de 2,22 ?g g-1 de bile para locais não contaminados. / Estuaries are the final receptacle to many anthropic contaminants, such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), who can be toxic to organisms. The PAH bioavailability can be evaluated through biomarkers, such as biliary metabolites. This work had as objective evaluate the PAHs bioavailability in fishes of Mugil curema from Santos and Cananéia Estuaries, through the analysis of PAHs metabolites in fish bile. The Cananéia Estuary sampling was made in June and November from 2008 and the Santos Estuary sampling was made between the months of March and May from 2009. The metabolites were analyzed through a high performance liquid chromatograph with fluorescence detector (HPLC/F). The biliary metabolites concentrations from the Cananéia Estuary varied between 0,91 a 89,97 ?g g-1 of bile, and from Santos Estuary varied between 4,68 a 528,43 ?g g-1 of bile. There were significant differences between the sampling sites. There were no significant differences between the male and female samples. The PAHs bioavailability was considered low to Cananéia Estuary and high to Santos Estuary. Reference values were proposed to PAHs biliary metabolites environmental analysis, been stipulated a concentration of 2,22 ?g g-1 of bile to uncontaminated sites.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / As concentrações na exaustão e os fatores de emissão dos hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) prioritários de um veículo a diesel e as suas respectivas concentrações no diesel usado durante os ensaios de emissão veicular foram determinados com a finalidade de estimar a contribuição dos HPA provenientes do combustível nas emissões. Os produtos da combustão foram coletados diretamente nas emissões brutas do escapamento, utilizando um sistema de amostragem a volume constante sem diluição dos gases da exaustão. Os HPA associados ao MP foram amostrados de forma estratificada, utilizando um impactador em cascata MOUDI e filtros de fibra de vidro como substratos, e os HPA em fase gasosa foram amostrados usando cartuchos de amberlite XAD-2. A concentração dos HPA no óleo lubrificante do motor também foi monitorada ao longo do tempo até a sua troca após 12.000 km de uso. Após a extração e tratamento das amostras, a identificação e quantificação dos HPA foram realizadas, utilizando cromatografia de fase gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG-EM) com injetor de grande volume de vaporização com a temperatura programável (PTV-LVI). Cinco variáveis do PTV-LVI foram otimizadas, utilizando planejamento de experimentos, o que permitiu obter limites de detecção menores do que 2,0 g L-1. Somente 7 dos 16 HPA prioritários foram identificados na exaustão: NAP, ACY, ACE, FLU, FEN, FLT e PYR. Os ensaios de emissão veicular foram realizados com o veículo em modo estacionário, sem aplicação de carga e com baixa velocidade de rotação do motor (1500 rpm), utilizando um diesel com menor teor de enxofre (10 mg kg-1) e com 5% v/v de biodiesel. Esses fatores possivelmente contribuíram para reduzir as emissões dos outros 9 HPA a valores abaixo dos limites de detecção do método desenvolvido. Aproximadamente 80% da massa dos HPA totais associados ao MP estavam presentes em partículas com tamanho entre 1,0 m e 56 nm, e aproximadamente 4,5% estavam presentes em partículas menores do que 56 nm. Partículas menores que 2,5 m são facilmente inaladas e depositadas no trato respiratório e na região alveolar, justificando a preocupação com relação às emissões de HPA associados a partículas provenientes da exaustão veicular de motores a diesel. Somente 5 dos 7 HPA identificados na exaustão foram detectados no diesel: NAP, ACY, FLU, FEN e PYR. A razão entre os fatores de emissão (g L-1diesel) dos HPA na exaustão e suas respectivas concentrações do diesel (g L-1) variaram de 0,01 0,02 a 0,05 0,029, dependendo do HPA. Esses valores indicam que pelo menos 95 a 99% dos HPA identificados no diesel foram destruídos e/ou transformados em outros compostos durante a combustão, e/ou foram retidos no reservatório do óleo lubrificante. Por outro lado, os HPA que tiveram maiores concentrações no diesel também apresentaram maiores fatores de emissão, o que sugere que os HPA provenientes do diesel possuem uma contribuição significativa para as emissões dos HPA totais. O perfil dos HPA prioritários no óleo lubrificante mostrou-se semelhante ao perfil dos HPA no diesel e nas emissões totais, onde o NAP, FEN e PYR foram os HPA majoritários / A diesel vehicle exhaust concentrations and emission factors of priorities polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and their respective concentrations in the diesel fuel used during the vehicle emissions testing were determined in order to estimate the fuel PAHs contribution to vehicle emissions. Combustion products are collected directly from the raw vehicle exhaust using a constant volume sampling system that does not employ exhaust products dilution. The particle-phase PAHs were sampled in stratified way using a Micro-orifice Uniforme Deposite Impactor (MOUDI) and glass fiber filter as substrates and the gas-phase PAHs were sampled using Amberlite XAD-2 cartridge. The PAHs concentrations in the engine lubricant oil were also monitored over time until its change after 12,000 km of use. After sample extractions and treatments, the PAHs identification and quantification were performed using gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC-MS) and programmable temperature vaporization large volume injection (PTV-LVI). Five PTV parameters were optimized using statistical design experiments, which allowed to be obtained detection limits below 2.0 g L-1. Only 7 of 16 priority PAH were identified in exhaustion: NAP, ACY, ACE, FLU, FEN, FLT and PYR. The vehicle emission tests were carried out with the vehicle in stationary mode, without load, low engine speed (1500 rpm), using diesel fuel with lower sulfur (10 mg kg-1) and 5% v/v biodiesel. These factors may have contributed to reduce the other 9 PAH emissions to values below the detection limits of the method developed. Approximately 80% of the PAHs total mass associated with the particulate matter were present in particle size between 1.0 m and 56 nm and approximately 4.5% were present in particles smaller than 56 nm. Particles smaller than 2.5 m are easily inhaled and deposited in the respiratory tract and in the alveolar region, justifying the concern about PAHs emissions associated with particles from vehicle exhaust diesel engine. Only 5 of the 7 PAHs identified in exhaust were detected in diesel fuel: NAP, ACY, FLU, PHE and PYR. The ratio between the PAHs emission factors in exhaust (g L-1 diesel) and their respective concentrations in diesel fuel (g L-1) ranged from 0.01 0.02 a 0.05 0.029, depending on the PAH. These values indicate that al least 95 to 99% of the PAH identified in diesel fuel were destroyed and/or converted into other compounds during the combustion, and/or been retained in lubricant oil reservoir. On the other hand, PAHs that had higher concentration in diesel also had higher exhaust emission factors, which suggests that the PAH from diesel have a mean contribution to total PAHs emissions. The PAH priority profile in lubricant oil was similar to PAH profile in diesel and in vehicle exhaust, where the NAP, FEN and PYR were the majorities PAHs

Exposição a Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) está relacionada com o aumento de risco de câncer. Esses carcinógenos dependem da sua ativação para intermediários eletrofílicos para causar danos em biomoléculas. As vias de ativação melhor estudadas incluem (i) a formação de diol-epóxido nas regiões de baía ou fjord dos HPAs através de epoxidações catalisadas pela citocromo P450 (CYP450), com uma hidrólise intermediária pela epóxido hidrolase e (ii) oxidação (CYP450 ou peroxidases) levando à formação de um cátion radical reativo. Outras vias incluem a formação de derivados metilados, quinonas e metabólitos de anel aberto cujas contribuições para a carcinogênese ainda são pouco estudadas, assim como o papel do estresse oxidativo na toxicidade dos HPAs. Neste trabalho foi investigado a citotoxicidade e genotoxicidade do indeno[1,2,3-cd]pireno, trifenileno e coroneno e seus produtos de oxidação (quinonas e hidroquinonas). Linhagens de carcinoma hepatocelular humano (HepG2) e de hepatócitos humanos normais (THLE-2) foram incubadas com os HPAs e suas respectivas quinonas e hidroquinonas acetiladas para análise de viabilidade celular (MTT) em diferentes condições de cultivo (por 16 horas, de 20 a 200 uM). Células HepG2 foram incubadas por 16 horas com indeno[1,2,3-cd]pireno (50 µM), coroneno (20 µM), trifenileno (10 uM) ou seus produtos de oxidação (quinonas e hidroquinonas acetiladas) para análise de dano oxidativo em DNA e peroxidação lipídica. Nas concentrações descritas acima, esses HPAs estruturalmente diferentes e seus produtos de oxidação são citotóxicos e levam ao aumento dos níveis de 7,8- dihidro-8-oxo-2\'-desoxiguanosina e malonaldeído. Tais danos podem contribuir para o aumento do risco de desenvolvimento de doenças, como o câncer, na população exposta. / Exposure to Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) is related to the increase in the risk of cancer. These carcinogens depend on their activation by electrophilic intermediates to cause damage on biomolecules. The best understood activation pathways include (i) the formation of diol-epoxide in the bay and fjord regions of the PAH through epoxidations catalyzed by cytochrome P450 (CYP450), with an intermediate hydrolysis by epoxide hydrolase and (ii) oxidation (CYP450 or peroxidases) leading to the formation of a reactive cationic radical. Other pathways include the formation of methylated derivatives, quinones and open-ring metabolites whose contributions to carcinogenesis, as well as the role of oxidative stress on PAH toxicity, have not been extensively studied yet. This work investigated the cytotoxicity and genotoxicity of indene[1,2,3-cd]pyrene, triphenylene and coronene and their oxidation products (quinones and hydroquinones). Strains of human hepatocellular carcinoma (HepG2) and of normal human hepatocytes (THLE-2) were incubated with PAH and their respective quinones and acetylated hydroquinones and afterwards analyzed for cell viability (MTT) under different culture conditions (for 16 hours, 20 to 200 BM). HepG2 cells were incubated for 16 hours with indene[1,2,3-cd]pyrene (50 BM), coronene (20 BM), triphenylene (10 BM) or their oxidation products (quinones and acetylated hydroquinones) and afterwards analyzed for oxidative damage on DNA and lipid peroxidation. In the mentioned concentrations, these structurally different PAHs and their oxidation products are cytotoxic and lead to an increase in the levels of 7,8-dihydro-8-oxo-2\'-deoxyguanosine and malonaldehyde. Such damages may contribute to increase the risk of diseases like cancer in the exposed population.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-02-25T19:25:06Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_AplicacaoCromatografiaLiquida.pdf: 3782025 bytes, checksum: 8ecdb7ffc77bf8fd989814d9eb7d4e13 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2015-02-26T17:04:51Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_AplicacaoCromatografiaLiquida.pdf: 3782025 bytes, checksum: 8ecdb7ffc77bf8fd989814d9eb7d4e13 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-26T17:04:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_AplicacaoCromatografiaLiquida.pdf: 3782025 bytes, checksum: 8ecdb7ffc77bf8fd989814d9eb7d4e13 (MD5) Previous issue date: 2013 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) são compostos orgânicos originários de fontes naturais e antrópicas e, por apresentarem potencial carcinogênico e mutagênico, são considerados poluentes prioritários por agências ambientais. Desta forma, métodos analíticos para investigação de tais compostos que sejam rápidos e de baixo custo são de relevância considerável para o monitoramento ambiental. O presente trabalho teve como objetivos otimizar um método analítico para HPAs utilizando cromatografia líquida com detecção por arranjo de diodos (HPLC-DAD) e aplicar em testemunho sedimentar de região estuarina. Para otimização e avaliação do método, uma coluna sedimentar de 46 cm de comprimento foi coletada na foz do Rio Tucunduba (Belém, Pará) e seccionada em porções de 2 cm (subamostras). Após secagem, 30 g de cada porção foram extraídos com mistura de diclorometano em acetona (1:1) em ultrassom por 40 min. Os extratos obtidos foram centrifugados, purificados em sílica-gel, adaptação em funil necessária principalmente para reter partículas finas, e em seguida concentrados em rotaevaporador à vácuo e, por fim, filtrados com membrana de nylon 0,22 μm antes da injeção no HPLC. Amostras fortificadas com padrões analíticos de 16 HPAs e brancos também foram processados da mesma maneira. Um conjunto de parâmetros para validação do método foi investigado e observou-se: (1) boa linearidade: as curvas de calibração (analíticas) apresentaram coeficientes de correlação elevadas; (2) precisão adequada: obteve-se desvio padrão relativo dentro do aceitável, sendo o mínimo de 2,1% para acenaftileno e máximo de 19,7% para o fluoranteno; (3) limites de detecção baixos: entre 0,004 a 1,085 ng g g^-1, viabilizando análises em concentrações reais in situ; (4) recuperação adequada para traços: sendo a mínima de 40,0% para o acenaftileno e máxima de 103,1% para o benzo(k)fluoranteno. As concentrações de HPAs totais variaram nas seções do testemunho sedimentar entre 60,77 - 783,3 ng g^-1 de sedimento seco. O método otimizado mostrou-se vantajoso com relação aos tradicionais que utilizam extrator soxhlet e colunas de adsorventes para purificação de extratos por minimizar o tempo de extração e reduzir custos com uso de volumes menores de solventes para purificação do extrato. A limitação do método, porém, foi a coeluição do criseno e do benzo(a)antraceno e a sobreposição do fluoreno e acenafteno, além da quantificação benzo(g,h,i)perileno. Essa limitação provavelmente está associada à eficiência da coluna cromatográfica disponível para a análise, que é para aplicação geral. O método mostrou-se aplicável a amostras estuarinas complexas e ricas em silte e argila. Razões diagnósticas de HPAs parentais indicam fontes petrogênicas a profundidades de 24 – 26 cm, 28 – 30 cm; e fontes pirolíticas a profundidades de 6 – 8 cm, 10 – 12 cm e 14 – 16 cm respectivamente. / Polycyclic aromatic hydrocarbons are organic (PAH) compounds originated from natural or anthropogenic sources and are considered priority substances by environmental agencies because of carcinogenic and mutagenic potentials. Therefore, rapid and low cost analytical methods for these compounds are of significant relevance for environmental purposes. The present study aimed the optimization of an analytical method for PAHs using High Performance Liquid chromatography with a diode array detector (HPLC-DAD) for the application to an estuarine sediment core. For the optimization and evaluation of the method, a sedimentary column measuring 46 cm length was collected at the mouth of the Igarapé Tucunduba (Belém, Pará) and sectioned in 2 cm portions. After dryness, 30 g of each portion were extracted with a mixture of dichloromethane in acetone in ultrasound bath for 40 min. the extracts obtained were centrifuged, purified on silica gel as a clean-up adaptation mainly to retained fine particles, then concentrated using vacuum evaporator and filtered through 0,2 μm nylon membrane before HPLC injection. Samples spiked with 16 PAH analytical standards and procedural blanks were processed on the same way. The parameters assessed showed: (1) good linearity, the calibration curves presented high correlation coefficients ; (2) adequate accuracy: relative standard deviations within acceptable values with 2,1% for acenaphthylene and maximum of 19,7% for fluoranthene; (3) low detection limits between 0,004 to 1,085 ng g^-1 which make in situ determinations feasible; (4) adequate recovery for traces with minimum of 40,0% for acenaphthylene and maximum of 103,1% for benzo(k)fluoranthene. The total PAH concentration in the sediment core ranged between 60,77 to 783,3 ng g^-1 dry sediment. The optimized method showed advantages over the traditional methods based on soxhlet extrations and clean up adsorption columns in terms of time of analysis and reduced costs with the use of smaller amounts of solvents. The limitation, however, was de coelution of some compounds, which is probably due to the low efficiency of the chromatographic column that was available at the time of the analysis. The method was applicable to estuarine complex samples, rich in silt and clay. Diagnostic ratios using parental PAHs indicated petrogenic sources at 24 - 26 cm and 28 – 30 cm depth; and pirolitics sources at 6 - 8 cm, 10 - 12 cm , and 14 - 16 cm respectively.

Exposição a Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) está relacionada com o aumento de risco de câncer. Esses carcinógenos dependem da sua ativação para intermediários eletrofílicos para causar danos em biomoléculas. As vias de ativação melhor estudadas incluem (i) a formação de diol-epóxido nas regiões de baía ou fjord dos HPAs através de epoxidações catalisadas pela citocromo P450 (CYP450), com uma hidrólise intermediária pela epóxido hidrolase e (ii) oxidação (CYP450 ou peroxidases) levando à formação de um cátion radical reativo. Outras vias incluem a formação de derivados metilados, quinonas e metabólitos de anel aberto cujas contribuições para a carcinogênese ainda são pouco estudadas, assim como o papel do estresse oxidativo na toxicidade dos HPAs. Neste trabalho foi investigado a citotoxicidade e genotoxicidade do indeno[1,2,3-cd]pireno, trifenileno e coroneno e seus produtos de oxidação (quinonas e hidroquinonas). Linhagens de carcinoma hepatocelular humano (HepG2) e de hepatócitos humanos normais (THLE-2) foram incubadas com os HPAs e suas respectivas quinonas e hidroquinonas acetiladas para análise de viabilidade celular (MTT) em diferentes condições de cultivo (por 16 horas, de 20 a 200 uM). Células HepG2 foram incubadas por 16 horas com indeno[1,2,3-cd]pireno (50 µM), coroneno (20 µM), trifenileno (10 uM) ou seus produtos de oxidação (quinonas e hidroquinonas acetiladas) para análise de dano oxidativo em DNA e peroxidação lipídica. Nas concentrações descritas acima, esses HPAs estruturalmente diferentes e seus produtos de oxidação são citotóxicos e levam ao aumento dos níveis de 7,8- dihidro-8-oxo-2\'-desoxiguanosina e malonaldeído. Tais danos podem contribuir para o aumento do risco de desenvolvimento de doenças, como o câncer, na população exposta. / Exposure to Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) is related to the increase in the risk of cancer. These carcinogens depend on their activation by electrophilic intermediates to cause damage on biomolecules. The best understood activation pathways include (i) the formation of diol-epoxide in the bay and fjord regions of the PAH through epoxidations catalyzed by cytochrome P450 (CYP450), with an intermediate hydrolysis by epoxide hydrolase and (ii) oxidation (CYP450 or peroxidases) leading to the formation of a reactive cationic radical. Other pathways include the formation of methylated derivatives, quinones and open-ring metabolites whose contributions to carcinogenesis, as well as the role of oxidative stress on PAH toxicity, have not been extensively studied yet. This work investigated the cytotoxicity and genotoxicity of indene[1,2,3-cd]pyrene, triphenylene and coronene and their oxidation products (quinones and hydroquinones). Strains of human hepatocellular carcinoma (HepG2) and of normal human hepatocytes (THLE-2) were incubated with PAH and their respective quinones and acetylated hydroquinones and afterwards analyzed for cell viability (MTT) under different culture conditions (for 16 hours, 20 to 200 BM). HepG2 cells were incubated for 16 hours with indene[1,2,3-cd]pyrene (50 BM), coronene (20 BM), triphenylene (10 BM) or their oxidation products (quinones and acetylated hydroquinones) and afterwards analyzed for oxidative damage on DNA and lipid peroxidation. In the mentioned concentrations, these structurally different PAHs and their oxidation products are cytotoxic and lead to an increase in the levels of 7,8-dihydro-8-oxo-2\'-deoxyguanosine and malonaldehyde. Such damages may contribute to increase the risk of diseases like cancer in the exposed population.

Made available in DSpace on 2015-04-17T14:49:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1477687 bytes, checksum: 499775300ecca263fde140f8d1c98bb3 (MD5) Previous issue date: 2010-09-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The aim of this work was to evaluate the PAHs contamination in muscular tissue and bile of Mugil liza fishes from Guanabara Bay. The Guanabara Bay is an estuarine ecosystem with high anthropogenic influence which receives chronic pollution from Rio de Janeiro city. It was determined 38 compounds (16 PAHs EPA + alkylated ones) in muscular tissue samples of 41 fishes captured from August 2008 to October 2008. Statistical analyzes showed that the data concentration has a normal distribution and drawn from the same population, with mean concentration of 127 ng/g and standard deviation of 18 ng/g to the 16 PAHS EPA. The mean concentration for the 38 compounds was 274 ng/g and standard deviation of 59 ng/g. It was determinated 13 metabolites of PAHs of 30 Mugil liza fishes (n=30) captured in the inner part of the Guanabara Bay. The metabolites determined were OH-Naphthalenes, OH-Biphenyl, OH-Fluorene, OH-Phenantrenes, OH-Pyrene, OH-Chrysene, OH-Benz(a)pyrene. It was observed in this study a normal distribution of concentrations for both set of data: bile PAH metabolites and PAH muscular tissue. This indicates the existence of two data populations. The mean concentration of PAH metabolites obtained was 1,039 ng/g and standard deviation of 624 ng/g. These data can be used as back ground to the inner part of Guanabara Bay. The bioindicator in this study, Mugil liza fish, has shown to be effective to evaluate the contamination and exposition of Guanabara Bay ecosystem to PAH. / Este trabalho teve como objetivo a avaliação da contaminação por HPAs em peixes provenientes da Baía de Guanabara através da identificação e quantificação desses compostos em tecido muscular e de seus metabólitos em bile. A Baía de Guanabara é um ecossistema estuarino de forte influência antropogênica que recebe poluição crônica da região metropolitana do Rio de Janeiro. Foram analisados 41 amostras de peixes da espécie Mugil liza (Tainha) coletados na Baía de Guanabara no período de agosto a outubro de 2008. Nos tecidos musculares foram quantificados 38 compostos (16 HPAs EPA e seus respectivos alquilados). A análise estatística revelou que esse grupo de dados é proveniente de uma mesma população com distribuição normal, com valor médio de concentração de 127 ng/g e desvio-padrão populacional de 18 ng/g para o Σ 16 HPAs e concentração média populacional para o Σ 38 HPAs de 274 ng/g e desvio-padrão de 59 ng/g. Em sequência, foi realizada a avaliação do nível de exposição a que os organismos aquáticos da Baía de Guanabara estão submetidos, através da análise de 30 amostras de bile de peixes da espécie Mugil Liza provenientes de currais da área de fundo da Baía de Guanabara, onde foram quantificados 13 metabólitos individuais de HPAs. Os metabólitos determinados foram 1-OH-Naftaleno, 2-OH-Naftaleno, 2-OH-Bifenila, 3-OH-Fluoreno, 1-OH-Fenantreno, 2-OH-Fenantreno, 3-OH-Fenantreno, 4-OH-Fenantreno, 9-OH-Fenantreno, 1-OH-pireno, 1-OH-criseno, 3-OH-benzo(a)pireno e 9-OH-benzo(a)pireno. O valor médio de concentração do somatório dos metabólitos foi de 1.039 ng/g e desvio-padrão populacional de 623 ng/g. Esses dados podem ser utilizados como valores característicos para a região já que apresentaram uma distribuição normal. As concentrações determinadas encontraram-se dentro da faixa de outras regiões com influência antropogênica elevada, com aporte crônico de hidrocarbonetos. O bioindicador utilizado neste estudo, o peixe da espécie Mugil liza, mostrou-se efetivo para a avaliação da contaminação por HPAs em um ecossistema como a Baía de Guanabara.

A concentração de Fe, Ni, Cd, Mn, Zn, Cr e Pb, determinada por TXRF, foi investigada em matrizes de água, sedimento e fígados de peixes, amostrados em rios da região mineradora de carvão de Criciúma - SC/Brasil - afetadas por descargas de drenagem ácida de mina (DAM). A relação destes metais com a toxicidade para o bioindicador Daphnia magna (24 e 48 h) foi avaliada, sendo estabelecida correlação entre [Fe]solúvel e toxicidade à D. magna nas amostras de água. Para os sedimentos, há indícios de correlação dos teores de Fe e toxicidade, e nos fígados suspeita-se de níveis de Zn alterados. Efluentes da mineração, incluindo a DAM, após o tratamento por floculação e/ou decantação e/ou flotação e alcalinização mantiveram toxicidade mesmo com os metais reduzidos para concentrações não tóxicas à D. magna. Creditou-se a toxicidade remanescente a hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs, determinada por CG/MS). Foram testados três adsorventes de baixo custo na retenção de metais (Fe, Ni, Cd, Mn, Zn, Cr e Pb) em soluções ácidas multimetais: casca de arroz (CA), carvão de casca de arroz (CCA) e turfa e carvão ativado comercial (CAC – adsorvente de confronto). As quantidades máximas adsorvidas dos metais (mg) por massa de sorbente (g) - qm, somatório dos metais, foram: CA 75,46 mg g-1; CAC 78,2 mg g-1; turfa 111,3 mg g-1 e CCA 137,49 mg g-1, (Langmuir e Freundlich - não linear). A toxicidade dos metais para D. magna destes eluatos foi reduzida. Foram preparados compósitos a partir de casca de arroz com deposição in situ de TiO2 (CCT – carbon covered with titanium), e testados como catalisador em Processos Oxidativos Avançados (POA). Os catalisadores TiO2 (P25 Degussa) e CCTs (25 e 50% de TiO2) em POA mostraram remoção dos HPAs e da toxicidade (D. magna e Scenedesmus subspicatus) nos efluentes de mineração, adequando os níveis de toxicidade à legislação ambiental vigente (Portaria FATMA 017/02) com resultados superiores do CCT. Assim, a presente tese alega que o uso de adsorventes à base de carvão de casca de arroz é capaz de reter os metais tipicamente presentes em efluentes ácidos (mineração de carvão), e que a toxicidade remanescente nestes efluentes, devida aos HPAs, pode ser reduzida pelo uso de POA, com incremento de eficiência quando o compósito CCT aqui desenvolvido é utilizado. / The concentration of Fe, Ni, Cd, Mn, Zn, Cr and Pb, determined by TXRF, was investigated in matrixes as water, sediment and fish liver, sampled at mining of coal region rivers from Criciúma - SC/Brazil – targets by acid mine drainage (ADM) discards. The relation of these metals with toxicity to Daphnia magna bioindicator (24 and 48 h) was evaluated, being established a correlation between [Fe]soluble and toxicity to D. magna in water samples. In sediments, correlation between Fe levels and toxicity was observed, and in liver Zn levels were altered. Mining effluents including AMD, after treatment by flocculation and/or decantation and/or flotation and alkalinization remain toxic even when metal concentrations had been reduced to levels which would be non toxic to D. magna. Residual toxicity was accounted to the presence of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs, determined by GC/MS). Three low cost adsorbents were tested in metal retention (Fe, Ni, Cd, Mn, Zn, Cr and Pb) from multielemental acid solution: rice husk (RH), rice husk carbon (RHC), peat and commercial activated carbon (CAC – confront adsorbent). The maximum quantity of adsorbed metals (mg) by sorbent mass (g) - qm, as metals sum, were: CA 75.46 mg g-1; CAC 78.2 mg g-1; peat 111.3 mg g-1 and CCA 137.49 mg g-1, (Langmuir and Freundlich – non linear). The metal toxicity to D. magna of these eluates was reduced. Composites from rice husk with in situ deposition of TiO2 were synthesized (CCT – carbon covered with titanium), and tested as catalyst in advanced oxidative process (AOP). The catalysts TiO2 (P25 Degussa) and CCTs (25 e 50% de TiO2) in AOP showed PAHs and toxicity remotion (D. magna and Scenedesmus subspicatus) on mining effluents, adjusting toxicity levels to environmental legislation in force (FATMA 017/02), with best results to CCT. Then, the present thesis argues that rice husk carbon adsorbents is capable of retaining the metals typically presents in acid effluents (coal mining), and that remain toxicity in these effluents, from PAHs, can be reduced by AOP use, with efficient increasing when the composite here developed (CCT) is employed.