Orientador: Robert Boyd Harrison / Coorientador: Iraê Amaral Guerrini / Banca: Roberto Lyra Villas Bôas / Banca: Vera Lucia Mores Rall / Banca: Cássio Hamilton Abreu Junior / Banca: Fernando Carvalho Oliveira / Resumo: No Brasil, a maior parte do lodo de esgoto sanitário gerado nas Estações de Tratamento de Esgoto é destinada a aterros sanitários, o que preocupa técnicos e autoridades, que buscam alternativas de destinação mais adequadas ao meio ambiente. O processo de compostagem permite a estabilização e a higienização do lodo de esgoto, que pode então ser aplicado em solos agrícolas, aproveitando a matéria orgânica e os nutrientes ali presentes. O objetivo principal deste trabalho foi estudar de forma detalhada o comportamento dos indicadores de patogenicidade Salmonella spp., coliformes termotolerantes e ovos viáveis de Ascaris spp. em função da temperatura e da umidade durante o processo de compostagem de lodo de esgoto com diferentes materiais estruturantes, verificando se o processo é eficaz na higienização do material. Para isto, o estudo foi dividido em quatro experimentos. No Experimento 1, sensores de temperatura foram instalados em três diferentes perfis da pilha de compostagem (topo, meio e base) e verificou-se que a mistura de lodo de esgoto com bagaço de cana-de-açúcar apresentou temperaturas mais uniformes nos três perfis, a mistura com casca de eucalipto apresentou as temperaturas mais elevadas no topo e no meio da pilha e a mistura com casca de arroz apresentou baixas temperaturas em todos os perfis, sendo, então, considerada uma mistura inadequada para compostagem. O Experimento 2 avaliou dois métodos para determinação do número de ovos viáveis de Ascaris spp. em amostras... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In Brazil, most of the biosolids generated daily by Wastewater Treatment Plants are destined to landfills, which raises a great concern of technicians and authorities, who seek alternatives of destination more appropriate to the environment. The composting allows the stabilization of biosolids, reducing or even eliminating the load of pathogenicity indicators present in it, which can then be applied to agricultural soils, taking advantage of its organic matter and nutrients. The main objective of this work was to study in detail the behavior of the pathogenicity indicators Salmonella spp., thermotolerant coliforms and Ascaris spp. viable ova as a function of temperature and moisture during the biosolids composting with different structuring materials, verifying if the process is effective in sanitizing the material. Therefore, the study was divided into four experiments. In Experiment 1, temperature sensors were installed in three different profiles of the compost pile (top, middle and bottom) and it was verified that the mixture of biosolids with sugarcane bagasse presented more uniform temperatures in the three profiles, the mixture with Eucalyptus bark showed the highest temperatures at the top and middle of the pile and the mixture with rice husk showed low temperatures in all the profiles, being considered an inadequate mixture for composting. Experiment 2 evaluated two methods for determining the number of viable ova of Ascaris spp. in biosolids samples, the USEPA method and the Norma Mexicana method, and the USEPA method was considered the most efficient in determining the number of viable ova of Ascaris spp. in the biosolids samples analyzed. Experiment 3 evaluated throughout the composting process the presence of Salmonella spp. and the decay of thermotolerant coliforms and viable ova of Ascaris spp. The presence of Salmonella spp. was verified in only one occurrence for each mixture ... / Doutor

O lançamento de poluentes no ambiente tem estado sobre severo controle nos países desenvolvidos e vem crescendo a importância dada ao problema nos países em desenvolvimento, como o Brasil e Cabo Verde. Uma alternativa viável para a destinação de resíduos é a sua aplicação na agricultura, como recondicionante do solo, podendo se tornar relevante do ponto de vista econômico e ambiental. O presente estudo teve como objetivo avaliar os efeitos causados pelo uso do lodo de esgoto em solo cultivado com rabanete (Raphanus sativus L.). O trabalho foi conduzido em área experimental situada na Comunidade Famílias Unidas, no bairro de Santa Mônica, município de Camaragibe, Pernambuco, Brasil, em solo ARGISSOLO VERMELHO Distrófico. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados, com cinco tratamentos (zero, 25, 50 e 75 Mg ha-1 de lodo de esgoto mais 25 Mg ha-1 de lodo de esgoto vermicompostado com a Vermelha da Califórnia Eisenia foetida) e três repetições. Os canteiros de alvenaria mediram 1 m de largura por 6 m de comprimento e 0,20 m de profundidade, com 21 fileiras espaçadas de 0,35 m entre fileiras e 0,15 m entre plantas. A colheita do rabanete foi realizada 30 dias após semeadura, observando-se, após análise estatística, uma produção em torno de 18 t/ha na dose equivalente a 25 Mg ha-1 de lodo de esgoto. Os demais parâmetros analisados também responderam de acordo com os limites da legislação à presença do lodo de esgoto / The release of pollutants in the environment has been under severe control in developed countries. In developing countries like Brazil and Cabo Verde this control has also been increasing. A viable alternative for the purpose of this waste is its application in agriculture as reconditionant soil, thus becoming important from the economic and environmental points of view. This study aimed to evaluate the effects caused by the use of sewage sludge on land cultivated with radish (Raphanus sativus L.). The work was conducted in an experimental area located in the United Families Community, in the district of Santa Monica, City of Camaragibe, Pernambuco, Brazil, using Dystrophic RED ARGISOIL soil. A randomized block experimental design with five treatments (zero, 25, 50 and 75 Mg ha-1 of sewage sludge and 25 Mg ha-1 of humus California red - Eisenia foetida) and three repetitions was used. The masonry plots measured 1 m wide, 6 m long and 0.20 m deep, with 21 rows spaced between rows of 0.35 m and 0.15 m between plants. The harvest of the radish was held 30 days after sowing. It was observed, after statistical analysis, a production of around 18 t / ha in the dose equivalent to 25 Mg ha-1 of sewage sludge. The other examined parameters had also a positive behaviour in the presence of sewage sludge

Made available in DSpace on 2017-06-01T18:20:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_maria_dos_anjos.pdf: 1182770 bytes, checksum: 90c7d8b9f47af0c48d80db63f4d6dc62 (MD5) Previous issue date: 2008-07-17 / The release of pollutants in the environment has been under severe control in developed countries. In developing countries like Brazil and Cabo Verde this control has also been increasing. A viable alternative for the purpose of this waste is its application in agriculture as reconditionant soil, thus becoming important from the economic and environmental points of view. This study aimed to evaluate the effects caused by the use of sewage sludge on land cultivated with radish (Raphanus sativus L.). The work was conducted in an experimental area located in the United Families Community, in the district of Santa Monica, City of Camaragibe, Pernambuco, Brazil, using Dystrophic RED ARGISOIL soil. A randomized block experimental design with five treatments (zero, 25, 50 and 75 Mg ha-1 of sewage sludge and 25 Mg ha-1 of humus California red - Eisenia foetida) and three repetitions was used. The masonry plots measured 1 m wide, 6 m long and 0.20 m deep, with 21 rows spaced between rows of 0.35 m and 0.15 m between plants. The harvest of the radish was held 30 days after sowing. It was observed, after statistical analysis, a production of around 18 t / ha in the dose equivalent to 25 Mg ha-1 of sewage sludge. The other examined parameters had also a positive behaviour in the presence of sewage sludge / O lançamento de poluentes no ambiente tem estado sobre severo controle nos países desenvolvidos e vem crescendo a importância dada ao problema nos países em desenvolvimento, como o Brasil e Cabo Verde. Uma alternativa viável para a destinação de resíduos é a sua aplicação na agricultura, como recondicionante do solo, podendo se tornar relevante do ponto de vista econômico e ambiental. O presente estudo teve como objetivo avaliar os efeitos causados pelo uso do lodo de esgoto em solo cultivado com rabanete (Raphanus sativus L.). O trabalho foi conduzido em área experimental situada na Comunidade Famílias Unidas, no bairro de Santa Mônica, município de Camaragibe, Pernambuco, Brasil, em solo ARGISSOLO VERMELHO Distrófico. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados, com cinco tratamentos (zero, 25, 50 e 75 Mg ha-1 de lodo de esgoto mais 25 Mg ha-1 de lodo de esgoto vermicompostado com a Vermelha da Califórnia Eisenia foetida) e três repetições. Os canteiros de alvenaria mediram 1 m de largura por 6 m de comprimento e 0,20 m de profundidade, com 21 fileiras espaçadas de 0,35 m entre fileiras e 0,15 m entre plantas. A colheita do rabanete foi realizada 30 dias após semeadura, observando-se, após análise estatística, uma produção em torno de 18 t/ha na dose equivalente a 25 Mg ha-1 de lodo de esgoto. Os demais parâmetros analisados também responderam de acordo com os limites da legislação à presença do lodo de esgoto

A produção de lodo de esgoto vem aumentando a cada dia nas estações de tratamento, e a sua disposição final é um problema a ser resolvido. Uma das alternativas encontradas para a disposição final desses resíduos com benefícios ambientais e principalmente econômicos é a reciclagem agrícola, devido a sua composição em termos de matéria orgânica e nutrientes para as plantas. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da adição do lodo de esgoto na matéria orgânica do solo, em um experimento de curto período de duração. As amostras utilizadas neste experimento foram coletadas na Fazenda Retiro, município de Monte Azul Paulista/SP, em áreas com cultivo de citros. O experimento foi composto de 5 tratamentos, uma testemunha e 4 doses de logo de esgoto. Além dos 5 tratamentos também foram amostrados o solo de mata (referência) e lodo de esgoto. Dessas amostras foram extraídos os ácidos húmicos (AH). Foram avaliadas as alterações ocorridas nas estruturas dos AH quanto aos teores de carbono, composição de grupos funcionais, número de radicais livres do tipo semiquinona e grau de humificação. O solo in natura também foi avaliado quanto aos teores de carbono e grau de humificação da matéria orgânica (MO). Para isso, foram utilizadas técnicas como análise elementar, TOC e espectroscopia de EPR, 13C RMN, FTIR, UV-Vis, Fluorescência e FIL. Através dos resultados de análise elementar, foi possível notar que não houve alterações na estrutura dos AH após a adição de lodo de esgoto, podendo ser comprovado através dos espectros de FTIR e 13C RMN, onde não foram observadas diferenças significativas para os diferentes tratamentos. A adição de lodo de esgoto em solos sob cultivo agrícola, entretanto, incorporou MO fresca, pois quando se compara o solo testemunha e o solo que recebeu a dose mais alta de lodo observa-se um aumento de 75% no carbono orgânico do solo. O AH do lodo de esgoto possui um caráter bastante alifático e em sua estrutura uma considerável quantidade de radicais livres do tipo semiquinona. Ao ser adicionado ao solo, observa-se que modifica a concentração do número de radicais livres do tipo semiquinona sem alterar os grupos funcionais do AH do solo. Portanto, no sistema estudado, a adição de lodo de esgoto mostra que o número de radicais livres do tipo semiquinona presentes no solo não é proporcional ao grau de humificação da MO do solo. Os resultados demonstraram que a espectroscopia de fluorescência tanto em solução como a Induzida por Laser forneceu dados coerentes à cerca do grau de humificação da MO. Foi possível observar uma diminuição no grau de humificação no solos submetidos à adição de lodo de esgoto, aproximando-se do solo de mata utilizado como referência. A concentração de carbono no solo aumentou, mesmo depois de ter sido interrompida a aplicação por 2 anos, e o grau de humificação da MO diminuiu, sendo menor ainda do que o solo de mata utilizado com referência. Portanto, podemos considerar este tipo de manejo onde se utiliza lodo de esgoto para condicionamento do solo apropriado tanto do ponto de vista ambiental quanto do ponto de vista agronômico. / The production of sewage sludge increases daily in treatment stations and definitive disposal is a problem to be resolved. One of the alternatives found to dispose such residues, with environmental and economic benefits, is agricultural recycling, owing to its organic composition and plant nutrients. The objective of the present work was to asses the effects of waste sludge addition to soil organic matter in an experiment of short duration. The samples used in this experiment were collected from Fazenda Retiro, a municipality of Monte Azul Paulista/SP, in an area that has citrus plantations. The experiment was composed of 5 treatments, reference soil and 4 sewage sludge doses. In addition to the 5 treatments, the forest soil (reference) and sewage sludge were also sampled. From these samples humic acids (HA) were extracted. The alterations that occurred in the HA structures were assessed regarding ratios of carbon, composition of functional groups, number of semiquinone-type free radicals and rate of humification. In natura soil was also assessed regarding carbon ratio and rate of humification of organic material (OM). Thus, techniques as elementary analysis, TOC and EPR spectroscopy, 13C RMN, FTIR, UV-Vis, Fluorescence and FIL were used. By means of elementary analysis results, it was possible to notice that there was no alteration in the HA structure after addition of sewage sludge, therefore, verifying through FTIR and 13C RMN spectra no significant differences observed for the different treatments. However, addition of sewage sludge in agricultural cultivated soils incorporated fresh OM, since when comparing the reference soil and the soil that received the highest dose of sludge, an increase of 75% is observed in the organic carbon of the soil. The HA of the sewage sludge has a very aliphatic characteristic and in its structure, a considerable quantity of semiquinone-type free radicals. It is observed that when added to the soil, it modifies the concentration of the number of semiquinone-type free radicals, without altering the HA functional groups of the soil. Therefore, in the studied system, addition of sewage sludge demonstrates that the number of semiquinone-type free radicals found in the soil is not proportional to the rate of OM humification of the soil. The results demonstrated that fluorescence spectroscopy in solution, as well as Laser-Induced fluorescence of whole soil, provided coherent data concerning the rate of OM humification. It was possible to observe reduction in the rate of humification in soils submitted to sewage sludge, in close approximation to the forest soil used as reference. The carbon concentration in the soil increased, even after interrupting application for 2 years, and humification degree of OM diminished, proving to be less than the forest soil used as reference. Thus, we can consider this type of management, when sewage sludge is used to condition soil, as appropriate from an environmental point of view, as well as from an agronomical one.

A produção de lodo de esgoto vem aumentando exponencialmente com a multiplicação das estações de tratamento de esgoto (ETEs) e a sua disposição final tem se tornado um problema sanitário preocupante. Por ser um resíduo rico em matéria orgânica e nutrientes, muitas pesquisas vêm sendo desenvolvidas na busca de alternativas ecologicamente mais adequadas para o seu descarte. Este trabalho teve como objetivo verificar as diferenças entre lodos de esgoto (biossólidos), produzidos em três diferentes Estações de Tratamento de Esgotos da região metropolitana de São Paulo, quando utilizados como adubo em plantações de Eucalyptus grandis. Procurou-se também avaliar a influência deste resíduo sobre a ciclagem de nutrientes e sobre a dinâmica de metais pesados no ecossistema florestal. O estudo foi realizado na Estação Experimental de Ciências Florestais da ESALQ/USP em Itatinga-SP, cujo solo é predominantemente arenoso e de baixa fertilidade natural. O delineamento experimental utilizado foi em blocos aleatorizados, com 4 repetições e cinco tratamentos, sendo eles: 1)Testemunha Absoluta (TA), sem nenhuma adubação; 2) Fertilização mineral convencional (FM); 3) Aplicação de 15 Mg ha-1 de lodo de esgoto da ETE de Barueri (LB); 4) 15 Mg ha-1 de lodo de esgoto da ETE de São Miguel (LSM); 5) 15 Mg ha-1 de lodo de esgoto da ETE do Parque Novo Mundo (LPNM). Todos os tratamentos com lodo de esgoto foram complementados com potássio mineral (KCl), visto que o lodo é deficiente neste nutriente. O LB e o LSM foram condicionados com polieletrólitos, mas o LPNM foi condicionado com cal hidratada e cloreto férrico. O efeito dos diferentes tratamentos sobre os eucaliptos foi avaliado através de: inventários florestais semestrais, nutrição foliar, estimativa do folhedo produzido mensalmente, estimativa semestral de folhedo acumulado sobre o solo, avaliação da decomposição do folhedo no campo através de bolsas decompositoras, reflexo dos lodos sobre a fertilidade do solo, estimativa da biomassa e do estoque de nutrientes e metais pesados nos componentes do tronco (Lenho+Casca), nas folhas e nas raízes finas dos eucaliptos. Observou-se que a adubação dos eucaliptos com os lodos propiciou, em média, um incremento do volume de madeira da ordem de 65%, superior à testemunha (sem adubação) e similar ao observado no tratamento com fertilização mineral. A concentração dos nutrientes nas folhas dos eucaliptos tratados com os lodos, aos 6 meses de idade, apresentou uma elevação significativa dos nutrientes N, P, Ca, Cu, Fe e Zn em relação à testemunha. Mas, aos 42 meses, observou-se a tendência geral de redução da concentração de todos os nutrientes nas folhas, independente dos tratamentos. A adição dos lodos estimulou em 75% a produção de folhedo pelos eucaliptos, bem como um maior acúmulo de folhedo sobre o piso florestal. Conseqüentemente, houve uma maior transferência de nutrientes, via folhedo, das copas dos eucaliptos para a camada de serapilheira. De maneira geral, a aplicação da FM e dos lodos de esgoto melhorou a fertilidade do solo na linha de plantio (ponto de aplicação), principalmente na camada entre 0 e 5 cm de profundidade. Todavia, poucas mudanças foram observadas na produção de raízes finas em função dos diferentes tratamentos. O lodo de esgoto, quando condicionado na ETE com cal hidratada, tende a elevar o estoque de cálcio em todos os componentes do sistema solo-planta-serapilheira, podendo a longo prazo causar desbalanço nutricional e impactos prejudiciais ao ecossistema. Nos tratamentos com lodo de esgoto, foi observada uma maior concentração de metais pesados, em comparação à testemunha, nas folhas: Cu, Zn e Ni; no folhedo: Cu e Zn; no solo: Cu e Zn (na linha de plantio) e Zn (na entrelinha de plantio), apenas na camada de 0-5 cm de profundidade e nas raízes finas: Zn e Ni. É imprescindível, portanto, se conhecer previamente a concentração dos diferentes elementos no lodo de esgoto, antes de sua aplicação em plantios florestais. O monitoramento nutricional das árvores e da ciclagem dos nutrientes são práticas de fundamental importância para o bom manejo deste resíduo e do empreendimento florestal. / The production of sewage sludge increased exponentially with the enlargement of sewage treatment plants (ETEs, by its acronym in Portuguese). The final disposal of this product has always been a sanitary problem. Since it is a residue rich in organic matter and nutrients, several researches have been carried out, looking for adequate ecological alternatives for its disposal. This study aims to verify the differences among the sewage sludge (biosolids) from three different sewage treatment plants in the metropolitan region of Sao Paulo when used as fertilizers in Eucalyptus grandis plantations. Moreover it seeks to assess the influence of this residue in the nutrients cycling and in the heavy metals dynamic in forestry ecosystems. This research was carried out in the Experimental Station of Forestry Sciences of ESALQ/USP in Itatinga, Sao Paulo, where the soil is mainly sandy and of low natural fertility. The experimental delineation was of randomized blocks, with 4 replications and 5 treatments: 1) control (TA) without fertilization; 2) mineral conventional fertilization (FM); 3) application of 15 Mg ha-1 of sewage sludge from Barueri ETE (LB); 4) 15 Mg ha-1 of sewage sludge from Sao Miguel ETE (LSM); 5) 15 Mg ha-1 of sewage sludge from Parque Novo Mundo ETE (LPNM). Since the sewage sludge lacks mineral potassium (KCl), it was added to all the treatments. The LB and the LSM were conditioned with polyelectrolyte, but the LPNM was conditioned with CaOH and with FeCl3. The sewage sludge was applied in the planting rows. The effect of the different treatments on the eucalyptus trees was assessed by: six-monthly forestry inventories, leafs nutrition, estimation of monthly production of leaf fall, six-monthly estimation of leaf fall stocked in the soil, assessment of the decomposition of leaf fall in the field with decomposition bags, reflex of the sludge over the soil fertility, estimation of the biomass and the stock of nutrients and heavy metals in the trunk (stem wood + bark), in the leaves and in the fine roots of the eucalyptus trees. It was observed that the fertilization with sludge favored in average the increase of the wood volume around 65%, higher that the control (without fertilization) and similar to what observed in the treatment with mineral fertilization. The concentration of N, P, Ca, Cu, Fe and Zn in the leaves of the eucalyptus treated with the sludge, when six months old, increased significantly compared with the control. When the trees, of all the treatments were 42 months old, there was a decrease in the concentration of all nutrients in the leaves. The addition of sludge stimulated in 75% the production of leaf fall, as well as its high accumulation in the forestry soil. Consequently, the nutrients transfer was high, by the leaf fall, from the top of the trees to the litter. In general, the application of FM and of sewage sludge improved the soil fertility in the inter row (application place), mainly in the depth 0-5 cm. However, few changes were observed in the fine roots production regarding the different treatments. The sewage sludge, when conditioned in the ETE with CaOH, tends to increase the calcium stock in all the components of the system soil-plantlitter, what in long term may cause a nutritional imbalance and harmful impacts to the ecosystem. In the treatments with sewage sludge, a higher concentration of heavy metals in the leaves was observed in comparison with the control: Cu, Zn and Ni; in the leaf fall: Cu and Zn; in the soil: Cu and Zn (in the planting rows) and Zn (between-tree rows), only in the depth 0-5cm and in the fine roots: Zn and Ni. Therefore, before the application of sewage sludge in forestry plantations it is essential to know the concentration of the different elements present in it. The nutritionalmonitoring of the trees and the nutrients cycling are fundamental practices of essential importance for the good management of this residue and for the forestry farmer

A fitodisponibilidade de metais pesados em solos tratados com biossólido está relacionada com o processo de solubilização destes metais presentes, predominantemente, na fase sólida do resíduo. A formação de complexos solúveis entre metais e ácidos orgânicos liberados na rizosfera por plantas e microorganismos parece ter um importante papel na solubilização e, consequentemente, na fitodisponibilidade dos metais pesados. Ainda não foi estabelecido um método de extração eficiente para estimar teores fitodisponíveis destes metais, provavelmente por que os extratores geralmente utilizados não simulam reações que ocorrem próximas às raízes. O presente estudo foi realizado com o objetivo de determinar a composição de ácidos orgânicos na rizosfera de algumas espécies vegetais cultivadas na presença de biossólidos, estudar o potencial de dissolução de metais pesados originários de biossólidos por estes ácidos orgânicos e testar a viabilidade do uso de soluções de ácidos orgânicos como extratores de metais pesados fitodisponíveis. Braquiária, eucalipto, cana de açúcar e milho foram cultivadas em areia ou areia tratada com biossólido. Análises cromatográficas foram realizadas em amostras coletadas do sistema hidropônico utilizado, identificando-se os ácidos acético, cítrico, lático e oxálico, respectivamente nas porcentagens de 43,21; 31,13; 20,41 e 5,25 calculadas em relação ao total de ácidos determinado. Os teores de ácido acético, lático e oxálico no extrato correlacionaram com os teores de Cd, Cu, Ni e Zn na parte aérea das espécies vegetais estudadas. O teor de ácido cítrico não correlacionou com nenhum dos metais estudados. Considerando-se a somatória dos teores dos ácidos estudados obteve-se correlação com o teor de metais pesados nas plantas, evidenciando o efeito destes ácidos na fitodisponibilidade dos metais. O estudo de cinética foi realizado utilizando-se solução dos ácidos acético, cítrico, lático e oxálico, preparada de modo a se obter concentração final igual a 0,05 e 0,10 mol L -1 . A extração foi feita segundo o método do equilíbrio de batch. A solução de ácidos orgânicos de concentração 0,10 mol L -1 extraiu maiores quantidades dos metais. A cinética de solubilização apresentou duas fases: uma inicial com rápida liberação dos metais, seguida de outra mais lenta tendendo ao equilíbrio. As constantes de velocidade mais altas foram observadas para Ni e Zn, seguidos de Cu, Cr e Pb. Os valores para o reservatório lábil não ultrapassaram 15% do total de metais presentes. A porcentagem referente ao reservatório lábil do metal em relação ao total presente obedeceu a ordem: Zn > Cu @ Ni > Cr @ Pb. Um método de extração de teores fitodisponíveis de metais pesados em solos tratados com biossólidos foi desenvolvido, sendo a solução extratora utilizada composta pelos ácidos acético, cítrico, lático e oxálico em concentrações de 1,00; 0,72; 0,49 e 0,12 mol L -1 , respectivamente. Amostras de terra e plantas provenientes de 3 experimentos de campo que apresentavam tipo de solo, espécie vegetal cultivada e origem do biossólido diferentes foram utilizadas para testar o método. As correlações entre os teores de Cu, Ni, Pb e Zn removidos pela solução de ácidos orgânicos e os teores destes metais no tecido vegetal foram significativas (1 %). / Heavy metals phytoavailability in soils treated with biosolid is directly related with the solubilization process of these metals, which are predominantly present at the solid phase of the residue. Soluble complex formation between metals and organic acids liberated into the rhizosphere by plants and microorganisms, seems to have an important role at the solubilization, and consequently, at the heavy metals phytoavailability. It was not yet established an efficient extraction method to estimate phytoavailable concentrations of heavy metals, probably because the extractors generally used do not simulate the reactions that occurs close to the roots. The present study was done with the purpose of determining the composition of organic acids at rhizosphere of some vegetal species cultivated on the presence of biosolid, to study solubilization potential of heavy metals originated from the residue by these organic acids, and to test viability of using organic acids solution as extractors of phytoavailable heavy metals. Marandu grass, eucalyptus, sugar cane and corn were cultivated in sand or sand treated with biossolid. Cromatographic analyzes were done in solutions samples collected from the hydroponics system used, identifying the acetic, citric, lactic and oxalic acids, in the percentages 43.21, 31.13, 20.41 and 5.25 respectively, calculated in relation to the determined total. Concentrations of acetic, lactic, and oxalic acids within the collected extract, significantly correlated with the concentrations of Cd, Cu, Ni and Zn with the shoot of the studied vegetal species. Citric acid concentration did not correlated with any of the studied metals. Considering the concentration sum of the studied acids, it was achieved a correlation with Cd, Cr, Cu, Ni e Zn concentration in the shoot of the plants, what makes evident the effect of these metals at heavy metal phyoavailability. The kinetics study of solubilization reaction of Cd, Cu, Cr, Ni, Pb and Zn in soils treated with biosolid was done using a solution of acetic, citric, lactic, and oxalic acids, prepared in such a way that a final concentration of 0,05 e 0,10 mol L -1 was obtained. The extraction was done following the batch equilibrium method. The solution of organic acids with a concentration of 0,10 mol L -1 extracted more quantities of Cu, Cr, Ni and Zn than the 0,05 mol L -1 solution. The solubilization kinetics presented two phases: an initial one with fast liberation of metals, followed by a slower one tending for equilibrium. The higher velocity constants were observed for Ni and Zn, followed by Cu, Cr and Pb. The values calculated for the labile pool did not exceeded 15% of the present metals total. The percentage concerned to this pool related to the total, followed the order: Zn > Cu @ Ni > Cr @ Pb. An extraction method of heavy metals phytoavailable in soil treated with biosolid was developed, and the extractor solution used was composed by acetic, citric, lactic, and oxalic acids in concentrations of 1,00; 0,72; 0,49 and 0,12 mol L -1 , respectively. Samples of soils and plants from 3 (three) field experiments, which presented different type of soil, cultivated vegetal specie, and biosolid origin, were used to test the method. Correlation between Cu, Ni, Pb and Zn concentration removed by the solution of organic acids, and the concentration of these metals within the vegetal tissue were significant (1 %).

DOMINGUEZ, Danielle Xanchão. Avaliação dos riscos ambientais associados à utilização agrícola de lodo de esgoto como condicionador e fertilizante de solo, 2014. Tese (Doutorado) Programa de Pós-Graduação em Ciência Ambiental (PROCAM), Universidade de São Paulo, São Paulo, 2014. 116 f. Esta tese tem como objetivo avaliar os riscos ambientais envolvidos nos processos de utilização agrícola de lodos de esgoto, como condicionador e fertilizante de solo, ao longo de cinco anos. O presente estudo está inserido em uma pesquisa mais ampla e conduzida desde 1998, a qual, por sua vez, constitui parte de um projeto interdisciplinar de longo prazo e que reúne diversas instituições de pesquisa. A utilização de lodo de esgoto na agricultura, quando realizada dentro de critérios seguros, agrega baixo custo e impacto ambiental positivo. Ao promover o retorno dos nutrientes ao solo, tal prática se configura como uma alternativa adequada para sua disposição final. O trabalho baseia- se na análise do efeito da aplicação de lodo de esgoto na acumulação de metais pesados e na disponibilização de nutrientes em um solo classificado como Latossolo. Foram analisados os parâmetros pH, capacidade de troca catiônica (CTC), carbono orgânico e os teores dos macronutrientes: Nitrogênio (N), Fósforo (P) e Enxofre (S). Os metais considerados micronutrientes para as plantas: Cobre (Cu), Ferro (Fe), Manganês (Mn), Zinco (Zn) e Níquel (Ni) e os metais pesados: Cádmio (Cd), Cromo (Cr) e Chumbo (Pb) foram analisados por dois métodos de extração simples (Mehlich 1 e DTPA) e também pelo método da extração sequencial. Verificou-se que o uso de lodo de esgoto influenciou as propriedades do solo, que tiveram significativas mudanças em quase todos os parâmetros analisados. O estudo aponta, entre outras conclusões, que o uso de lodo é importante para o aumento do teor de fósforo (P) em solos tropicais. Observou-se também que o conteúdo de metais pesados foi maior nas parcelas fertilizadas com lodo de esgoto proveniente da ETE de Barueri (esgoto domestico e industrial) em relação às áreas tratadas com esgoto oriundo da ETE de Franca (esgoto predominantemente doméstico). Observou-se também que as parcelas que receberam aplicações de lodo superiores à estabelecida pela legislação apresentaram alterações significativas na concentração de enxofre, nitrogênio, fósforo, micronutrientes e metais pesados, aumentando os riscos ambientais associados a tal prática. Tal conjunto de resultados ratifica a hipótese de que o uso do lodo de esgoto como fertilizante e condicionador de solo, pode ser uma prática adequada e segura. Entretanto, tal procedimento vem exigir não apenas o atendimento aos requisitos legais, sobretudo a taxa de aplicação máxima de lodo de esgoto permitida, como também o monitoramento frequentemente a fim de evitar impactos negativos. / The purpose of this research was to identify and assess the risks related to the use of sewage sludge on agricultural land, analyzing the accumulation of heavy metals and the availability of nutrients in a soil classified as Oxisol. The parameters pH, CEC (cation exchange capacity), organic carbon and the levels of macronutrients N (nitrogen), P (phosphorus) and S (Sulfur) were analyzed. Single and sequential extraction procedures were applied to measure the metals considered micronutrients to plants - Cu (Copper), Fe (iron), Mn (Manganese), Zn (zinc), and Ni (nickel) - and the heavy metals: Cd (Cadmium), Cr (chromium) and Pb (Lead ). The results obtained confirm the hypothesis that the use of sewage sludge can be adequate and safe. However, for large-scale adoption of this procedure, it is recommended not only require compliance to legal requirements, specially the maximum amount of sewage sludge application permitted, as well as frequent monitoring are recommended in order to avoid potential negative impacts.

O lodo de esgoto é um resíduo gerado em grandes quantidades nas ETEs. Apenas na Região Metropolitana de São Paulo em 2015 prevê-se uma produção de 1538 toneladas por dia. Diferentemente de países desenvolvidos, no Brasil a maior parte desse resíduo é enviada para aterros sanitários, sendo ignoradas outras possibilidades de utilização. A pirólise do lodo é uma alternativa à incineração, e possui vantagens como a geração de subprodutos mais úteis como, por exemplo, materiais porosos para adsorção de poluentes de meios aquosos e gasosos. Visando novas utilizações para o lodo de esgoto da ETE Barueri, a presente pesquisa teve como objetivo o estudo de sua pirólise para obtenção de produtos contendo coque e sua utilização como material adsorvente de poluentes (fenol e tartrazina) em meio aquoso. Também foi estudado o potencial de uso energético do lodo e de coques obtidos por pirólise por meio da determinação de seus poderes caloríficos. Para sua utilização na pesquisa, o lodo foi coletado, seco, macerado e passado em peneira ABNT 200, produzindo um material identificado como S2. Por análises do seu processo de pirólise determinou-se a temperatura mais indicada para formação de coque, obtendo-se o valor de 500°C. Foram então realizadas pirólises isotérmicas nessa temperatura por diferentes períodos de tempo (0, 30, 60, 120 e 180 minutos) produzindo cinco produtos de pirólise diferentes (C0, C30, C60, C120 e C180), os quais foram caracterizados e utilizados nos ensaios de adsorção de fenol e de tartrazina de soluções aquosas com obtenção dos respectivos diagramas de fase. As isotermas de Langmuir representaram com bons coeficientes de correlação a adsorção nos produtos de pirólise, os quais devido à baixa área superficial e caráter mesoporoso apresentaram adsorção de fenol (3,68 mg.g-1 a 6,21 mg.g-1) muito menor que a de tartrazina (17,86 mg.g-1 a 45,66 mg.g-1), tendo C30 e C60 exibido capacidades adsortivas superiores à encontrada para o carvão ativo comercial. Quanto ao uso energético de S2, obteve-se por análise térmica diferencial quantitativa um poder calorífico muito próximo ao do obtido por bomba calorimétrica, de 9,27 MJ.kg-1, indicando que pode ser utilizado como combustível para sua pirólise auto-sustentável. / Sewage sludge is a solid waste generated in large quantities in wastewater treatment plants. Only in the São Paulo metropolitan area in 2015 is expected a production of 1538 tons per day for this residue. Against the trend in developed countries, most of this waste is sent to landfills in Brazil, being ignored other possible uses. Sewage sludge pyrolysis is an alternative to incineration and presents as advantages the generation of more useful byproducts such as, porous materials to be used for adsorption in aqueous and gaseous media. Aiming new applications for sewage sludge from Barueri wastewater treatment station, this thesis had as objective to study its pyrolysis to obtain products containing coke and their use as adsorbent materials of pollutants (phenol and tartrazine) in aqueous media. The potential energy use of S2 was also studied as well as of its pyrolyzed products, by determining their calorific values. For their use in the research, the sludge samples were collected, dried, ground and milled until they passed an ABNT 200 sieve. Analyzing the S2 pyrolysis process, 500°C was the most indicated temperature for coke formation. Then, after being heated to this temperature, isothermal pyrolysis were carried out for different time periods (0, 30, 60, 120 and 180 minutes) producing five pyrolysis products (C0, C30, C60, C120 and C180), which were characterized and used in adsorption experiments of phenol and tartrazine aqueous solutions, obtaining their respective phase diagrams. Langmuir isotherms represented with good correlation factors the adsorption of those adsorbates on pyrolysis products, which, due to the low surface area and mesoporous characteristics, showed a phenol adsorption (3.68 mg.g-1 to 6.21 mg.g-1) much smaller than that of tartrazine (17.86 mg.g-1 to 45.66 mg.g-1) and C30 and C60 have exhibited adsorption capacities higher than those found for commercial active carbon. Regarding energetic use, S2 has a calorific power of 9.27 MJ.kg-1 obtained by calorimetric bomb, which was a very close value to that found by quantitative differential thermal analysis (DTA) using sapphire, indicating that it can be used as a solid fuel for its auto-sustainable pyrolysis.

O tratamento de efluentes de indústrias e efluentes domésticos é realizado em Estações de Tratamento de Esgoto as chamadas (ETE\'s), onde se tem como produtos finais, uma corrente de água tratada e um resíduo sólido, o lodo de esgoto. A presente Tese tem como objetivo o estudo do processamento térmico do lodo de esgoto seco da ETE de Barueri, São Paulo, visando avaliar seu uso como fonte de energia e obter, por queima, um material cerâmico. Este trabalho foi proposto como uma alternativa para o reuso deste material, eliminando sua disposição final no solo. Evita-se, assim, a contaminação pelos materiais contidos nas cinzas obtidas nesse processo e, conseqüentemente, a contaminação de lençóis de água subterrâneos. Foi feita a caracterização do lodo e dos principais produtos obtidos nas diversas etapas de queima do lodo, que foram estudadas principalmente por análises térmicas, complementadas por outras análises instrumentais. Os resultados indicam a possibilidade de utilizar o lodo como fonte alternativa de energia, visto ter apresentado um poder calorífico inferior da ordem de 40% do de um óleo combustível. O tratamento térmico em presença de ar, aplicado ao lodo de esgoto até a temperatura de 1050°C, elimina totalmente os componentes orgânicos presentes no lodo original. O material cerâmico final, formado do processamento térmico dos argilo-minerais originalmente presentes no lodo, apresenta os elementos traço de metais pesados fixados na matriz cerâmica sinterizada assim obtida. Ensaios de lixiviação ácida e de solubilidade em água indicam a possibilidade de uso deste material sólido final em formulações cerâmicas, sem prejuízo à saúde humana e ao meio ambiente. / The domestic and industrial wastewater goes to a treatment station. The effluent is a water with na low level of pollution. The solid waste generated is the dry sludge. This is the object of the present Dissertation. We intend to use the sludge as a source of energy and also as a raw material for the ceramic industry. The heating power of the dry sludge is close to 40% of the value reported for heating oil. Using the ashes as ceramic raw material there will no contamination of the underground water. Characterization of the sludge fired at 1050°C were performed through thermal analysis, x-ray diffraction, x-ray fluorescence and scanning electron microscopy. The leaching test of the calcinated sludge shows very low concentration of contaminants. Therefore the technique is applicable for the recycle of wastewater sludge.

A preocupação com a disposição de lodo de esgoto no Brasil resultou do aumento do volume de esgoto tratado e tem exigido alternativas para a sua disposição final. A princípio, a utilização agrícola se apresenta como uma das propostas viáveis uma vez que o lodo é rico em matéria orgânica, macro e micronutrientes necessários à fertilidade dos solos. Entretanto, há que ser considerado o impacto ambiental de alguns desses elementos, como Hg, As, Cd, Pb, Ag, Cu, Zn entre outros, sobre o solo, biota e águas, superficiais e subterrâneas. A ETE Barueri é a maior estação de tratamento de esgoto do estado de São Paulo e recebe efluentes domésticos e industriais, motivo pelo qual os metais pesados são encontrados nos lodos em teores muitas vezes acima dos permitidos pela legislação federal (CONAMA, 2006). Com base nesses aspectos esta tese investigou principalmente a variação dos teores dos elementos Zn, Ni, Cr, Cu e Fe em 30 amostras de lodo, coletadas nos períodos chuvoso e seco, por um ano, para verificar: a influência da sazonalidade na sua qualidade para fins agrícolas, as suas possíveis associações com outros elementos e frações químicas na matriz do lodo (íons trocáveis, matéria orgânica, ácidos húmicos e fúlvicos, carbonatos, oxi-hidróxidos de ferro e manganês), bem como a capacidade de adsorção desses metais pela turfa, como proposta de tratamento. Os métodos utilizados para essa pesquisa incluíram as análises químicas por ICPOES e fluorescência de raios X (FRX) e seu tratamento estatístico, o fracionamento químico, a espectroscopia de infravermelho (FTIR), a microscopia eletrônica de varredura (MEVEDS), a difração de raios X (DRX), a análise térmica e a determinação da razão isotópica d34S. Estas quatro últimas técnicas foram empregadas, em especial, para averiguar a procedência do enxofre contido no lodo. Os ensaios de adsorção com a turfa foram efetuados por batelada. Os resultados obtidos revelaram que os teores de muitos dos elementos químicos existentes no lodo de esgoto variaram em função das precipitações pluviométricas, dentre eles o níquel, o zinco e o enxofre, muitas vezes encontrando-se acima dos valores permitidos pela legislação. Verificou-se também que os maiores percentuais dos metais analisados no lodo de esgoto encontravam-se associados à fração dos \"oxi-hidróxidos de ferro mal cristalizados\" e não à matéria orgânica, constituinte bastante relevante da sua matriz. Na fração matéria orgânica, o teor de cobre foi o mais elevado dentre os demais elementos. Os espectros FTIR indicaram o baixo grau de humificação dessa matéria orgânica. As fezes humanas, os surfactantes e os combustíveis fósseis apareceram como provável origem do enxofre no lodo. A solução \"água de chuva\" extraiu níquel e cobre do lodo de esgoto nos ensaios em batelada e a turfa adsorveu preferencialmente o níquel ao cobre. Os percentuais de Zn e Ni associados aos ácidos húmicos e fúlvicos retidos pela turfa foram maiores em pH 6,5 que em pH 8,5. O cobre apresentou comportamento contrário. Os resultados obtidos permitem afirmar que qualquer emprego a ser dado a esse tipo de lodo exige tratamento prévio. / The increase of the wastewater treated volume in Brazil has demanded alternatives to the sewage sludge final disposal. At first, agricultural use is one of the viable recommendations since sludge is rich in organic matter, macro and micronutrients necessary to the fertility of the soil. However, it is necessary to consider the environmental impact of some of these elements such as Hg, As, Cd, Pb, Ag, Cu, Zn among others, on the soil, biota and surface and subterranean water. ETE Barueri is the biggest treatment plant in the state of São Paulo and receives domestic and industrial effluents and for this reason heavy metals are found in the sludge in contents highly above those allowed by federal Brazilian legislation (CONAMA, 2006). Based on these aspects this study mainly investigated the fluctuation in the concentration of the elements Zn, Ni, Cr, Cu and Fe in 30 samples of sludge, collected in the rainy and dry periods, over a year, in order to check: the influence of seasonality on its quality for agricultural purposes; their possible associations with other elements and its distribution in the solid phase in the sludge matrix (exchangeable ions fraction, organic matter fraction, humic and fulvic acids fraction, carbonates fraction, iron and manganese oxihydroxides fraction) as well as the adsorption capability of these metals by the peat, as a recommendation for treatment. The methods used for this research included the chemical analysis by ICP-OES and X-ray fluorescence (FRX), their statistical analysis, the chemical fractionation, the infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive scan (EDS), the X-ray diffraction (XRD), the thermal analysis and the isotopic ratios analysis ?34S. The last four techniques were used, specially, to investigate the origin of the sulphur present in the sludge. The adsorption experiments with the peat were conducted in bulk. The obtained results showed that the concentrations of several of the chemical elements present in the sewage sludge, among them nickel, zinc and sulphur, varied in relation to the pluvial precipitations, often being above values allowed by legislation. It was also found that the greater percentages of the metals in the sewage sludge were associated with the fraction of the poorly crystallised iron oxihydroxides and not with the organic matter, a rather relevant component of its matrix. In the organic matter fraction, the amount of copper was the highest amongst the other elements. The FTIR spectrums indicated the low decomposition degree of that organic matter. Human feces, surfactants and fossil fuels appeared as probable origin of the sulphur in the sludge. The \"rainwater solution\" extracted nickel and copper from the sewage sludge in the experiments in bulk, and the peat adsorbed the nickel preferably to the copper. The percentages of Zn and Ni, associated with the humic and fulvic acids, retained by the peat, were higher in pH 6,5 than in pH 8,5. The copper had the opposite behaviour. The results obtained allow us to state that any utilization of this type of sludge requires previous treatment.