Made available in DSpace on 2016-06-02T19:31:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3571.pdf: 899759 bytes, checksum: 288158cbdc684b122136771cdf6c46f3 (MD5) Previous issue date: 2011-02-16 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this study it was evaluated the aerobic and anaerobic decomposition of submerged macrophytes Egeria densa Planch. and Hydrilla verticillata (L.f.) Royle, major weeds in tropical reservoirs. It was evaluated the decay of organic matter, mineralization, humification degree of the leached, fiber content, conductivity and pH of the process and activity of cellulase enzymes, peroxidase and xylanase. Mathematical models have indicated relations between enzymatic patterns with decay of organic matter and carbon cycling. Analysis of ANCOVA and ANOVA were used to evaluate differences in the decay processes of the species. The two species showed the same heterogeneous pattern of decay of organic matter and carbon mineralization, however, different patterns of decay patterns of the fiber fraction. Incubations of both species had low values of half life for the mineralization of POC, low mineralization of DOC and high enzymatic activity, especially peroxidase, correlated to high rates of decay of fiber content, mainly lignin. The incubations of the two species exhibited different oxygen consumption, probably due to the different composition of fibers. It was conclude that these macrophytes found in tropical reservoirs may cause changes in the environment metabolism. In this context it is important to study the decomposition of invasive species and their cycles for modeling parameterization of patterns of nutrient cycling in these environments. / Nesse trabalho foi avaliada a decomposição aeróbia e anaeróbia das espécies submersas Egeria densa Planch. e Hydrilla verticillata (L.f.) Royle, importantes invasoras em reservatórios tropicais. Foi analisado o decaimento de matéria orgânica, mineralização do carbono, grau de humificação do material lixiviado, conteúdo de fibras, condutividade, pH e atividade das enzimas celulase, peroxidase e xilanase. Modelos matemáticos indicaram relações entre os padrões enzimáticos e os decaimentos de matéria orgânica e ciclagem do carbono. Análises de ANCOVA e ANOVA foram utilizadas para avaliar diferenças nos processos de decomposição das espécies. As duas espécies apresentaram o mesmo padrão heterogêneo de decaimento da matéria orgânica e de mineralização do carbono; porém, diferentes padrões de decaimento quanto às fibras. As incubações das duas espécies apresentaram baixos tempos de meia vida para a mineralização do COP, baixa mineralização do COD e alta atividade enzimática, principalmente quanto à peroxidase, correlacionada às altas taxas de decaimento dos teores de fibras, principalmente lignina. As incubações das duas espécies apresentaram diferentes consumos de oxigênio, provavelmente relacionados à diferente composição de fibras. Concluiu-se que essas macrófitas encontradas nos reservatórios tropicais possam ocasionar alterações no metabolismo do ecossistema. Neste contexto, é fundamental o estudo da decomposição das espécies invasoras e modelagem dos seus ciclos para parametrização dos padrões de ciclagem de nutrientes nestes ambientes.

Submitted by Ligia Roma Stephan null (ligia.roma@terra.com.br) on 2017-12-03T17:29:12Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Ligia R. Stephan.pdf: 1678102 bytes, checksum: 963311d73c5a4e54a01169c577b6df61 (MD5) / Approved for entry into archive by Elza Mitiko Sato null (elzasato@ibilce.unesp.br) on 2017-12-04T14:10:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 stephan_lr_dr_sjrp.pdf: 1678102 bytes, checksum: 963311d73c5a4e54a01169c577b6df61 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-04T14:10:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 stephan_lr_dr_sjrp.pdf: 1678102 bytes, checksum: 963311d73c5a4e54a01169c577b6df61 (MD5) Previous issue date: 2017-10-20 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Neste estudo foi avaliada a importância das características limnológicas locais e da predação por peixes na estrutura das comunidades zooplanctônicas, sendo os objetivos e resultados apresentados em dois capítulos distintos: Capítulo 1. Tem por objetivo avaliar a influência dos pulsos de inundação na estrutura funcional e taxonômica das comunidades de microcrustáceos em lagoas marginais. Para atingir o objetivo proposto, foram determinadas a estrutura funcional e taxonômica das assembleias de microcrustáceos coletadas em lagoas marginais ao Rio Turvo em três estações distintas: seca, intermediária e chuvosa. Os resultados encontrados foram comparados entre lagoas e entre estações; também foram comparadas a estrutura das asssembléias das lagoas marginais com amostras de microcrustáceos provenientes de ambientes lênticos com diferentes regimes hidrológicos. Neste estudo também foi avaliado se um período longo de estiagem pode influenciar as dinâmicas sazonais dos microcrustáceos. A estrutura das assembleias dos microcrustáceos com base na classificação funcional e taxonômica apresentaram variações entre lagoas e estações, assim como ambientes aquáticos que não sofrem influência dos pulsos de inundação apresentam uma maior uniformidade funcional. A dinâmica sazonal das assembleias foi afetada pelo período prolongado de estiagem, onde as variações na estrutura das comunidades que existem entre estações foram menos intensas no período de estiagem quando comparado ao ano chuvoso. Os resultados mostram que as características limnológicas das lagoas são influenciadas pelos pulsos de inundação e pelo regime hidrológico, bem como um período prolongado de estiagem é capaz de influenciar a dinâmica sazonal das assembléias de microcrustáceos em lagoas marginais. O estudo também mostra que há uma grande heterogeneidade funcional entre as lagoas, sugerindo que o padrão encontrado para a comunidade zooplanctônica revela mais a importância das características locais associadas ao pulso de inundação do que os efeitos deste sobre a comunidade de toda a planície. Capítulo 2. O segundo capítulo tem por objetivo avaliar se a predação por 6 peixes pode influenciar a estrutura funcional das assembleias de microcrustáceos. A influência da predação sobre a comunidade de microcrustáceos foi avaliada por meio de um experimento de mesocosmo e pela avaliação do conteúdo estomacal dos peixes provenientes das lagoas marginais ao Rio Turvo. A abundância e a estrutura funcional dos microcrustáceos foram influenciadas pela presença dos peixes e das macrófitas aquáticas no experimento, entretanto, para as análises realizadas nas lagoas marginais os resultados mostram que a predação não possui um efeito capaz de influenciar a estrutura das assembleias. Como conclusão, podemos inferir que a presença dos peixes pode ser um fator estruturador das comunidades, mas que em ambientes dinâmicos tais como as lagoas marginais, a influência exercida por alterações nas características locais pode ser um fator mais intenso na estruturação das assembleias de microcrustáceos do que a predação por peixes. / In this study, the importance of local characteristics and predation by fish in the zooplankton community structure was evaluated. The objectives and results were separated in two distinct chapters: Chapter 1. Its objective is to evaluate the influence of flood pulses on the functional and taxonomic structure of microcrustacean communities in oxbow lakes. For the proposed objective, the functional and taxonomic structure of the microcrustacean assemblages from oxbow lakes to the Rio Turvo was determined in three seasons: dry, intermediate and rainy. The results were compared between oxbow lakes and between seasons, as well as between samples from environments with different hydrological regimes. In this study, it was also evaluated if a long period of drought can influence the seasonal dynamics of microcrustaceans. The structure of the microcrustacean assemblages based on the functional and taxonomic classification showed variations between oxbow lakes and seasons; a greater functional uniformity was found on the aquatic environments not influenced by the flood pulses. The seasonal dynamics of the assemblages was affected by the prolonged period of drought, where the variations in the structure of communities between seasons were less intense in the drought year when compared to the rainy year. Our results show the influence of flood pulses on limnological characteristics and on the functional and taxonomic assemblages of microcrustaceans in the oxbow lakes; we also observed that a prolonged period of drought is able to influence the seasonal dynamics of microcrustacean assemblages in oxbow lakes. Chapter 2. The second chapter aims to assess the influence of fish predation on the functional structure of microcrustacean assemblages. The influence of fish predation was evaluated through an mesocosm experiment, and through an evaluation of fish stomach contents sampled in the marginal lakes from Turvo River. In the experiment, the abundance and functional structure of the microcrustaceans were influenced by the presence of fish and aquatic macrophytes, however, results from the oxbow lakes show that predation does not have an effect capable to incluence the structure of the microcrustaceans assemblages. As conclusion, fish predation should have a role in the 8 structure of the communities, although in dynamic environments such as oxbow lakes, the influence of the local characteristics may be a more important factor in the structuring of the microcrustacean assemblages then the fish predation.

O rio Paraíba do Sul cruza três dos mais importantes estados do Brasil: Minas Gerais, São Paulo e Rio de Janeiro. Este rio é a principal fonte de água potável para mais de 11 milhões de pessoas no Rio de Janeiro e também é usado para disposição de efluentes industriais nos três estados. Além disso, recebe esgoto urbano das cidades por onde passa. Em Barra do Piraí, RJ., 40% da água do rio é bombeada para formar dois reservatórios, chamados Santana e Vigário, que são utilizados para geração elétrica. A partir daí, a água é desviada para o rio Guandú que abastece a segunda maior estação de tratamento de água do mundo. Nestes reservatórios, macrófitas aquáticas cobrem uma grande área na superfície da água, e devem ser removidas periodicamente. Estudos têm sido desenvolvidos com o objetivo de converter esta biomassa em uma fonte útil, tal como alimentação animal, fertilizante ou produção de energia. Este trabalho tem como objetivo determinar a extensão de acumulação de elementos inorgânicos em quatro macrófitas mais abundantes (Salvinia auriculata, Pistia stratiotes, Eichhornia crassipes e Eichhornia azurea ) nestes reserva-tórios. Para tal estudo, amostras de água foram coletadas em três pontos ao longo dos reserva-tórios, filtradas (0,45um), acidificadas e estocadas sob refrigeração até análise. Amostras de sólidos em suspensão foram secas a 600C, até pesos constantes e estocadas. Amostras de planta foram coletadas; lavadas com água corrente; secas no local e transportadas em pacotes de papel. No labo-ratório, essas amostras de planta foram lavadas com água destilada e secas em estufa a 600C até peso constante, moídas e acondicionadas até aná-lise. A determinação dos elementos nos três tipos de amostra foi realizada utilizando-se a espectro-metria de massa com fonte de plasma indutivamen-te acoplado (ICP-MS), ELAN 6000, Perkin-Elmer, Sciex. Em geral, todas as quatro espécies de planta acumularam os elementos estudados. No entanto, o fator de bioacumulação (FBC), o qual representa a razão entre o teor do elemento na planta e o teor deste mesmo elemento na água, é característico de cada espécie, com exceção de Ti, Cu, Zn, Rb, Sr, Se e Mo, os quais foram igualmente acumulados em todas as plantas. / Paraíba do Sul River (1,145 km long) crosses three of the most important and developed states of Brazil: Minas Gerais, São Paulo and Rio de Janeiro. It is the main water supply for more than 11 million people in Rio de Janeiro City, and it is also used extensively as a waste disposal system by industrial facilities in all three states. Moreover it receives untreated urban sewage from the cities it crosses. At the end of this very industrialised region, 40% of the river water is pumped up to form dams, named Santana and Vigário, for electrical generation. Then, the water runs down to form Guandú River, that will run to the second biggest Water Treat-ment Plant of the world. In those dams, aquatic macrophytes cover a large proportion of the sur-face area and has to be removed periodically. There has been an emphasis on converting this biomass into a useful resource, such as animal feed, fertilisers or for energy production. The aim of this work is to determine the extent of inorganic elements accumulation in the most abundant aquatic macrophytes (Salvinia auri-culata, Pistia stratiotes, Eichhornia crassipes e Eichhornia azurea) existing in those dams. For this purpose water samples were collected in three sites along the dams, filtered (0,45m), acidified and stored in refrigerator until analysis. Suspended solids were dried to constant weight at 60oC and stored. Plant samples from different species were collected, washed with water and packed in paper bags until lab. In the laboratory, plant samples were washed several times with distilled water, dried at 60oC during 2 hs, grounded and stored until analysis. The determination of the elements was performed using ICP-MS, ELAN 6000, Perkin-Elmer, Sciex. In general, all plant species accumulates the elements studied. However, each specie has a different bioaccumulation factor (BCF), which is the ratio between the element content in the plant and the element content in the water. Exception should be made for Ti, Cu, Zn, Rb, Sr, Se and Mo, whose BCF values were similar in all species.

Orientador: Marcos Gomes Nogueira / Coorientador: Lourdes Maria Abdu El-moor Loureiro / Banca: Raoul Henry / Banca: Odete Rocha / Banca: Antonio Leão Castilho / Banca: Claudia Costa Bonecker / Banca: Virgínia Sanches Uieda / Banca: Eliana Aparecida Panarelli / Banca: Silvia Maria Caglierani Casa Nova / Resumo: A bacia do Rio da Prata é a segunda maior da América do Sul e a mais densamente povoada. Nela são desenvolvidas diversas atividades humanas e são observadas variações climáticas e geológicas devido à grande extensão espacial. Esta bacia possuiu inúmeras áreas alagadas adjacentes aos seus principais rios, os quais foram intensamente barrados em alguns trechos. Nesse tipo de habitat é marcante a presença de macrófitas aquáticas, às quais estão associados inúmeros organismos, dentre eles os Cladocera, crustáceos microscópicos cuja maior diversidade pode ser encontrada em águas continentais. Apesar de presentes em muitos estudos no continente Sul Americano, esse grupo raramente tem sua taxonomia e distribuição geográfica analisadas, principalmente em grandes escalas como a de uma bacia do porte da do Rio da Prata. Os objetivos principais desse trabalho são: (1) analisar a distribuição e padrões de riqueza de espécies de Cladocera na bacia; (2) analisar os padrões de associação dos Cladocera com as macrófitas aquáticas das áreas adjacentes e (3) avaliar a influência das atividades humanas nas comunidades desses microcrustáceos. Foi encontrado um elevado número de espécies na bacia, constituindo praticamente dois terços do total conhecido para a região Neotropical. Foram identificadas três espécies possivelmente desconhecidas à ciência. Os dados obtidos demonstraram que os Cladocera apresentam um padrão de distribuição de espécies na bacia diferente daquele proposto em estudos biogeográficos recentes. A associação das diferentes espécies de Cladocera com as macrófitas vai além da complexidade da mesma, sendo o tipo de planta importante para a composição específica. Em relação à influência das atividades humanas sobre os Cladocera fica claro que a presença de reservatórios, uso intensivo dos canais fluviais e proximidade a grandes centros urbanos, causam marcadas alterações na estrutura ... / Abstract: Not available / Doutor

A presente tese avaliou os efeitos de dois distúrbios de larga escala sobre estrutura das assembleias de macrófitas aquáticas em distintos ecossistemas neotropicais: uma grande depleção do nível da água no reservatório de Itaipu (Brasil/Paraguai) e os pulsos de cheia e seca na planície do Alto Rio Paraná. O primeiro capítulo da tese avaliou o impacto imediato e de médio prazo da depleção no nível hidrométrico sobre os padrões de co-ocorrência das espécies e a estrutura espaço-temporal da assembleia de macrófitas aquáticas em cinco braços do reservatório de Itaipu. O segundo e terceiro capítulos analisaram os padrões de diversidade beta e a contribuição relativa dos seus diferentes componentes (substituição de espécies e aninhamento) para a estruturação das assembleias no reservatório de Itaipu e na planície de inundação do Alto Rio Paraná, respectivamente. Diferentemente do esperado, a assembleia de macrófitas do reservatório de Itaipu revelou um padrão de organização das espécies diferente do acaso no ano em que ocorreu a depleção, provavelmente devido à colonização de novas espécies na margem exposta e à morte de muitos indivíduos pertencentes a diversas espécies do grupo das submersas. Imediatamente após o distúrbio, evidenciamos um padrão tipicamente aleatório de distribuição, devido ao reestabelecimento das espécies submersas, concomitantemente à colonização de espécies emergentes que haviam se estabelecido nas margens durante o distúrbio. Tanto no reservatório de Itaipu como na planície de inundação do Alto Rio Paraná, a substituição de espécies (turnover) revelou-se como principal mecanismo responsável pelos padrões de diversidade beta, o que provavelmente está diretamente associado com as diferenças de dinâmica hidrológica e limnológica entre cada ambiente dentro dos ecossistemas analisados (braços do reservatório e lagoas da planície). / The present thesis evaluated two large-scale disturbances upon the structure of aquatic macrophytes assemblages in distinct Neotropical ecosystems: an historic drawdown occurred in the Itaipu reservoir (Brazil/Paraguay) and the flood and drought pulses in the Upper Paraná River floodplain. The first chapter evaluated the immediate and long term impact of the drawdown over the co-occurrence patterns and the spatio-temporal structure of the aquatic macrophytes assemblage in five arms of the Itaipu reservoir. The second and third chapters analyzed the beta diversity patterns and the relative contribution of its different components (species turnover and nestedness) to the assemblage’s structure in the Itaipu reservoir and the Upper Paraná River floodplain, respectively. Contrary to expected, the macrophytes assemblage in the Itaipu reservoir presented a non-random spatial organization pattern of the macrophyte species in the year of the drawdown probably due to the colonization of the exposed area by new species and by the death of many individuals of submersed species. Immediately after the disturbance, we evidenced a random distribution guided by the reestablishment of the submersed species concomitantly with the emergents, which occupied the shore since the disturbance. Both Itaipu reservoir and the Upper Paraná River floodplain, the species turnover revealed to be the main process reflecting high values of beta diversity, which probably is directly linked with the distinct hydrological and limnological dynamic within the environments in each analyzed environment (reservoir arms and floodplains lagoons).

O presente trabalho tem como objetivo estudar a biomassa seca e homogeneizada de macrófitos aquáticos como um material sorvente de metais pesados (Cr(III), Ni, Cu, Zn, Cd e Pb) presentes em soluções aquosas. Os macrófitos aquáticos foram coletados em recursos hídricos do Estado do Rio Grande do Sul, lavados, secos a 60°C, moídos, peneirados e embalados em sacos plásticos. Diversas propriedades físicas, bioquímicas, interfaciais e químicas dos biossorventes foram analisadas. Realizaram-se estudos de sorção em batelada com soluções sintéticas de metais pesados e, posteriormente, estudos em coluna de percolação de laboratório com soluções sintéticas e efluentes industriais de atividades de mineração e metalurgia. A sorção dos metais pesados por macrófitos aquáticos não ocorre necessariamente por processos metabólicos da planta viva. A biomassa morta de algumas espécies acumula elevadas quantidades de metais por mecanismos físico-químicos. Dentre as espécies estudadas, o Potamogeton lucens é a que apresenta maior capacidade de sorção de metais pesados. As espécies Salvinia herzogii e Eichhomia crassipes também apresentam-se eficientes. A sorção dos metais ocorre por reações de troca iônica, onde o principal grupo superficial envolvido é o carboxila. O fenômeno segue o modelo de adsorção de Langmuir e os valores máximos de acumulação foram de 1,5 meq/g para o P. lucens, 0,9 meq/g para a S. herzogii e 0,7 meq/g para a E. crassipes. A sorção dos metais pesados é máxima em valores de pH acima de 5,0. O limite na faixa básica é dado pelo pH de precipitação dos elementos metálicos na forma de hidróxidos. A seguinte ordem de seletividade foi determinada para alguns dos cátions estudados: Cu+2 > H+> Zn+2 > Ni+2 > Ca+2 >Na+. A remoção dos metais pesados pode ser eficientemente realizada em colunas de percolação com leito empacotado. Após a saturação, os metais podem ser recuperados e a biomassa regenerada por eluição com soluções ácidas (por exemplo: 0,5 a 2% HCl). A biomassa dos macrófitos aquáticos mostrou-se efetiva no tratamento de efluentes de galvanoplastia e de mineração como um estágio de polimento. Em certos casos, após vários ciclos de sorção/dessorção, os biossorventes regenerados e neutralizados podem ser destinados à alimentação de animais. A calcinação dos biossorventes saturados com metais pesados permite obter concentrados de interesse metalúrgico. A alternativa tecnológica estudada é eficiente no tratamento final de efluentes líquidos contendo concentrações residuais de metais pesados. As principais vantagens deste processo são a alta cinética, a seletividade para a remoção de metais de transição e o baixo custo. Os resultados são discutidos em termos das propriedades superficiais dos biossorventes, química da solução aquosa, parâmetros termodinâmicos e cinética do processo. / The aim of this work was to study the dried and homogenized biomass of aquatic macrophytes as sorbent materiais for heavy metais (Cr(III), Ni, Cu, Zn, Cd and Pb) present in aqueous solutions. The aquatic macrophytes were collected in Rio Grande do Sul - Brazil, washed, dried at 60°C, ground in a bladed mixer and stored in plastic bags. Several physical, biochemical, interfacial and chemical properties of the biosorbents were analyzed. Sorption studies were carried out by batch procedures with synthetic solutions containing heavy metais. Additionally, sorption studies in a laboratory packed bed column with synthetic solutions and real efiluents from mining and metallurgical industries were performed. The results showed that it is not necessary the macrophytes be alive to remove heavy metais from aqueous solutions. The nonliving biomass of some species binds heavy metais by physico-chemical mechanisms. From the macrophytes studied, Potamogeton lucens showed the highest uptake capacity. The species Salvinia herzogii and Eichhornia crassipes also present a high capacity of heavy metal accumulation. The sorption mechanism by these biomaterials was found to occur mainly by an ion exchange reaction between dissolved metal ions and the carboxylic groups present on the plant surface. Sorption followed the Langmuir adsorption isotherm and maximum metal uptake was attained at 1,5 meq/g for P. Lucens, 0,9 meq/g for S. herzogii and 0,7 meq/g for E. crassipes. Maximum metal removal was obtained at pH higher than 5, O. The basic limit was given by the precipitation pH o f the heavy metais as hydroxides. The selectivity order o f sorption was determined as: Cu+2 > H+ > Zn+2 > Ni+2 > Ca+2 > Na+. Heavy metal removal can be efficiently carried out in packed bed columns. After sorbent saturation, metal ions can be recovered from the loaded biomass by elution with HCI solutions (for example: 0,5 a 2% HCI). Practical studies showed that this process is efficient for the treatment of electroplating and mining effluents as a polishing stage. In some cases, after several sorption/desorption cycles, the regenerated and neutralized biosorbents can be used for animal feeding. The calcination of the biosorbent loaded with heavy metais allowed to obtain a metal concentrate of metallurgical degree. The biomaterials studied are suitable for the final treatmet of liquid efiluents containing residual amounts of heavy metais. The main advantages of the process are the kinetics, the selectivity for transition metais and the low cost of the biosorbents. Results are discussed in terms of the surface properties of the materiais, solution chemistry, thermodynamic parameters and kinetic data.

A presente tese avaliou os efeitos de dois distúrbios de larga escala sobre estrutura das assembleias de macrófitas aquáticas em distintos ecossistemas neotropicais: uma grande depleção do nível da água no reservatório de Itaipu (Brasil/Paraguai) e os pulsos de cheia e seca na planície do Alto Rio Paraná. O primeiro capítulo da tese avaliou o impacto imediato e de médio prazo da depleção no nível hidrométrico sobre os padrões de co-ocorrência das espécies e a estrutura espaço-temporal da assembleia de macrófitas aquáticas em cinco braços do reservatório de Itaipu. O segundo e terceiro capítulos analisaram os padrões de diversidade beta e a contribuição relativa dos seus diferentes componentes (substituição de espécies e aninhamento) para a estruturação das assembleias no reservatório de Itaipu e na planície de inundação do Alto Rio Paraná, respectivamente. Diferentemente do esperado, a assembleia de macrófitas do reservatório de Itaipu revelou um padrão de organização das espécies diferente do acaso no ano em que ocorreu a depleção, provavelmente devido à colonização de novas espécies na margem exposta e à morte de muitos indivíduos pertencentes a diversas espécies do grupo das submersas. Imediatamente após o distúrbio, evidenciamos um padrão tipicamente aleatório de distribuição, devido ao reestabelecimento das espécies submersas, concomitantemente à colonização de espécies emergentes que haviam se estabelecido nas margens durante o distúrbio. Tanto no reservatório de Itaipu como na planície de inundação do Alto Rio Paraná, a substituição de espécies (turnover) revelou-se como principal mecanismo responsável pelos padrões de diversidade beta, o que provavelmente está diretamente associado com as diferenças de dinâmica hidrológica e limnológica entre cada ambiente dentro dos ecossistemas analisados (braços do reservatório e lagoas da planície). / The present thesis evaluated two large-scale disturbances upon the structure of aquatic macrophytes assemblages in distinct Neotropical ecosystems: an historic drawdown occurred in the Itaipu reservoir (Brazil/Paraguay) and the flood and drought pulses in the Upper Paraná River floodplain. The first chapter evaluated the immediate and long term impact of the drawdown over the co-occurrence patterns and the spatio-temporal structure of the aquatic macrophytes assemblage in five arms of the Itaipu reservoir. The second and third chapters analyzed the beta diversity patterns and the relative contribution of its different components (species turnover and nestedness) to the assemblage’s structure in the Itaipu reservoir and the Upper Paraná River floodplain, respectively. Contrary to expected, the macrophytes assemblage in the Itaipu reservoir presented a non-random spatial organization pattern of the macrophyte species in the year of the drawdown probably due to the colonization of the exposed area by new species and by the death of many individuals of submersed species. Immediately after the disturbance, we evidenced a random distribution guided by the reestablishment of the submersed species concomitantly with the emergents, which occupied the shore since the disturbance. Both Itaipu reservoir and the Upper Paraná River floodplain, the species turnover revealed to be the main process reflecting high values of beta diversity, which probably is directly linked with the distinct hydrological and limnological dynamic within the environments in each analyzed environment (reservoir arms and floodplains lagoons).

O presente trabalho tem como objetivo estudar a biomassa seca e homogeneizada de macrófitos aquáticos como um material sorvente de metais pesados (Cr(III), Ni, Cu, Zn, Cd e Pb) presentes em soluções aquosas. Os macrófitos aquáticos foram coletados em recursos hídricos do Estado do Rio Grande do Sul, lavados, secos a 60°C, moídos, peneirados e embalados em sacos plásticos. Diversas propriedades físicas, bioquímicas, interfaciais e químicas dos biossorventes foram analisadas. Realizaram-se estudos de sorção em batelada com soluções sintéticas de metais pesados e, posteriormente, estudos em coluna de percolação de laboratório com soluções sintéticas e efluentes industriais de atividades de mineração e metalurgia. A sorção dos metais pesados por macrófitos aquáticos não ocorre necessariamente por processos metabólicos da planta viva. A biomassa morta de algumas espécies acumula elevadas quantidades de metais por mecanismos físico-químicos. Dentre as espécies estudadas, o Potamogeton lucens é a que apresenta maior capacidade de sorção de metais pesados. As espécies Salvinia herzogii e Eichhomia crassipes também apresentam-se eficientes. A sorção dos metais ocorre por reações de troca iônica, onde o principal grupo superficial envolvido é o carboxila. O fenômeno segue o modelo de adsorção de Langmuir e os valores máximos de acumulação foram de 1,5 meq/g para o P. lucens, 0,9 meq/g para a S. herzogii e 0,7 meq/g para a E. crassipes. A sorção dos metais pesados é máxima em valores de pH acima de 5,0. O limite na faixa básica é dado pelo pH de precipitação dos elementos metálicos na forma de hidróxidos. A seguinte ordem de seletividade foi determinada para alguns dos cátions estudados: Cu+2 > H+> Zn+2 > Ni+2 > Ca+2 >Na+. A remoção dos metais pesados pode ser eficientemente realizada em colunas de percolação com leito empacotado. Após a saturação, os metais podem ser recuperados e a biomassa regenerada por eluição com soluções ácidas (por exemplo: 0,5 a 2% HCl). A biomassa dos macrófitos aquáticos mostrou-se efetiva no tratamento de efluentes de galvanoplastia e de mineração como um estágio de polimento. Em certos casos, após vários ciclos de sorção/dessorção, os biossorventes regenerados e neutralizados podem ser destinados à alimentação de animais. A calcinação dos biossorventes saturados com metais pesados permite obter concentrados de interesse metalúrgico. A alternativa tecnológica estudada é eficiente no tratamento final de efluentes líquidos contendo concentrações residuais de metais pesados. As principais vantagens deste processo são a alta cinética, a seletividade para a remoção de metais de transição e o baixo custo. Os resultados são discutidos em termos das propriedades superficiais dos biossorventes, química da solução aquosa, parâmetros termodinâmicos e cinética do processo. / The aim of this work was to study the dried and homogenized biomass of aquatic macrophytes as sorbent materiais for heavy metais (Cr(III), Ni, Cu, Zn, Cd and Pb) present in aqueous solutions. The aquatic macrophytes were collected in Rio Grande do Sul - Brazil, washed, dried at 60°C, ground in a bladed mixer and stored in plastic bags. Several physical, biochemical, interfacial and chemical properties of the biosorbents were analyzed. Sorption studies were carried out by batch procedures with synthetic solutions containing heavy metais. Additionally, sorption studies in a laboratory packed bed column with synthetic solutions and real efiluents from mining and metallurgical industries were performed. The results showed that it is not necessary the macrophytes be alive to remove heavy metais from aqueous solutions. The nonliving biomass of some species binds heavy metais by physico-chemical mechanisms. From the macrophytes studied, Potamogeton lucens showed the highest uptake capacity. The species Salvinia herzogii and Eichhornia crassipes also present a high capacity of heavy metal accumulation. The sorption mechanism by these biomaterials was found to occur mainly by an ion exchange reaction between dissolved metal ions and the carboxylic groups present on the plant surface. Sorption followed the Langmuir adsorption isotherm and maximum metal uptake was attained at 1,5 meq/g for P. Lucens, 0,9 meq/g for S. herzogii and 0,7 meq/g for E. crassipes. Maximum metal removal was obtained at pH higher than 5, O. The basic limit was given by the precipitation pH o f the heavy metais as hydroxides. The selectivity order o f sorption was determined as: Cu+2 > H+ > Zn+2 > Ni+2 > Ca+2 > Na+. Heavy metal removal can be efficiently carried out in packed bed columns. After sorbent saturation, metal ions can be recovered from the loaded biomass by elution with HCI solutions (for example: 0,5 a 2% HCI). Practical studies showed that this process is efficient for the treatment of electroplating and mining effluents as a polishing stage. In some cases, after several sorption/desorption cycles, the regenerated and neutralized biosorbents can be used for animal feeding. The calcination of the biosorbent loaded with heavy metais allowed to obtain a metal concentrate of metallurgical degree. The biomaterials studied are suitable for the final treatmet of liquid efiluents containing residual amounts of heavy metais. The main advantages of the process are the kinetics, the selectivity for transition metais and the low cost of the biosorbents. Results are discussed in terms of the surface properties of the materiais, solution chemistry, thermodynamic parameters and kinetic data.

Submitted by Anaclaudia Mattos Villalba (anaclaudiamattosvillalba@gmail.com) on 2016-04-06T19:09:28Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao-final-correta-Paulo-Ellert-PPG-BAC.pdf: 987451 bytes, checksum: db08a30467b3fd80542ad5cda41b80fe (MD5) / Approved for entry into archive by cleuza maria medina dos santos (cleuzamai@yahoo.com.br) on 2016-04-15T00:35:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao-final-correta-Paulo-Ellert-PPG-BAC.pdf: 987451 bytes, checksum: db08a30467b3fd80542ad5cda41b80fe (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-15T00:35:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao-final-correta-Paulo-Ellert-PPG-BAC.pdf: 987451 bytes, checksum: db08a30467b3fd80542ad5cda41b80fe (MD5) Previous issue date: 2014 / Polygonum compreende aproximadamente 30 espécies distribuídas principalmente em regiões temperadas do hemisfério norte. Para o Brasil são aceitas 16 espécies, tipicamente de ambientes úmidos, sendo 10 registradas para o Rio Grande do Sul. A análise de caracteres morfológicos e a delimitação de espécies de Polygonum em ambientes úmidos do extremo sul do Brasil foi o objetivo deste estudo. O trabalho foi realizado com base em coletas, observações a campo e análises morfológicas pelo microscópio estereoscópico e MEV – microscópio eletrônico de varredura, em exemplares coletados e de Herbários. Foram registradas nove espécies: P. acuminatum Kunth, P. aviculare L., P. capitatum Buch.-Ham. ex D. Don, P. ferrugineum Wedd., P. glabrum Willd., P. hydropiperoides Michx., P. meisnerianum Cham. & Schltdl., P. persicaria L. e P. punctatum Elliot.. A separação das espécies se deve principalmente por características das inflorescências, como a forma, tamanho, localização e densidade de flores, forma dos frutos e presença/ausência de cílios nas ócreas. Polygonum hydropiperoides e P. punctatum são muito confundidas, distinguindo-se pelas inflorescências lineares interrompidas na base e presença de glândulas principalmente nas tépalas da última. Polygonum punctatum foi a espécie mais comum na área estudada. Por outro lado, P. persicaria mostrou ser rara no local por ter poucos indivíduos coletados, e especialmente P. aviculare, P. capitatum e P. glabrum, por só serem encontrados exemplares em herbário. O número de espécies registradas para a área estudada retrata a importância deste gênero para o extremo sul do Brasil, cuja área detém a quase totalidade de espécies registradas para o Estado. / Polygonum comprises about 30 species distributed mainly in high temperate regions of the northern hemisphere. For Brazil, 16 species are accepted, typically wet environments, being 10 recorded for the Rio Grande do Sul. The analysis of morphological characters and the delimitation of species of Polygonum in moist environments from southern Brazil was the objective of this study. The study was based on collections, field observations and morphological analyzes by stereoscopic microscope and SEM - scanning electron microscope, on specimens and in herbaria. Nine species were recorded: P. acuminatum Kunth, P. aviculare L., P. capitatum Buch.-Ham. ex D. Don, P. ferrugineum Wedd., P. glabrum Willd., P. hydropiperoides Michx., P. meisnerianum Cham. & Schltdl., P. persicaria L. and P. punctatum Elliot. Separation of species is mainly by characteristics of inflorescences, such as shape, size, location and density of flowers, fruit shape and presence/absence of cilia in ochreas. Polygonum hydropiperoides and P. punctatum are very confused, but are distinguished by linear inflorescences interrupted at the base and presence of glands especially in the last tepals. Polygonum punctatum was the most common species in the study area. On the other hand, P. persicaria shown to be rare in place by having a few individuals collected, especially P. aviculare, P. capitatum and P. glabrum, by being found only in herbarium specimens. The number of species recorded for the study area portrays the importance of this genre to the extreme southern Brazil, whose area holds almost all the species recorded for the State.

O presente trabalho teve como objetivo estudar a comunidade de macrófitas aquáticas em trechos do rio Monjolinho e alguns de seus tributários, avaliando a sua riqueza e distribuição. Além disso, variáveis físicas e químicas da água e sedimento de alguns locais de amostragem foram relacionadas com a ocorrência e distribuição das macrófitas aquáticas. Foram realizadas duas campanhas de coleta, uma em janeiro de 2004, no período chuvoso e outra em julho de 2004, em época de estiagem. Para a análise física e química da água e do sedimento foram realizadas amostragens em 9 pontos. Para o levantamento das macrófitas aquáticas e sua distribuição foram considerados 19 pontos ao longo do rio Monjolinho, enquanto para a análise da relação das macrófitas com as variáveis físicas e químicas do rio foram selecionadas 5 áreas, incluindo a nascente e foz do rio Monjolinho e três tributários. Os resultados mostraram que o rio Monjolinho encontra-se altamente impactado após a passagem pela área urbana, apresentando alguma capacidade de depuração em direção a sua foz. Comparados com outros trabalhos já realizados no período de 1989-1999, os dados demonstraram que muito pouco foi feito para a melhoria da qualidade deste rio. Com relação à comunidade de macrófitas aquáticas, a riqueza total foi relativamente baixa, comparada a de outros estudos realizados em ambientes lóticos brasileiros. Uma maior riqueza de espécies e maiores índices de diversidade foram encontrados na região mais próxima a nascente, nos dois períodos de coleta, diferindo do que foi verificado na área urbana. Além disso, intervenções antrópicas no rio, incluindo obras, podas e a invasão de espécies exóticas, a exemplo da gramínea Pennisetum purpureum, possivelmente influenciaram na distribuição de macrófitas aquáticas dentro da área urbana e ao longo do rio Monjolinho, respectivamente. Por outro lado, não foi evidenciada estatisticamente uma relação entre variáveis físicas e químicas e macrófitas aquáticas no rio Monjolinho, em parte devido à predominância de espécies emersas e anfíbias, as quais são citadas na literatura como espécies que apresentam maior amplitude ecológica, não sendo, assim, consideradas boas indicadoras de qualidade da água / The present work aimed to study the aquatic macrophyte community along Monjolinho river and some of its tributaries, assessing their richness and distribution. In addition, the water and sediment physical and chemical variables of the selected sampling points were related with the macrophyte occurrence and distribution. The data for this study were collected in January 2004, in a rainy period and July 2004, a dry period. Chemical and physical analyses were carried out at 9 sampling points. For the aquatic macrophytes survey, 19 points were selected in the Monjolinho river, while for the analysis of the macrophyte relation with chemical and physical characteristics, 5 areas were selected, including the Monjolinho river spring and the river mouth, and three tributaries. The results showed that Monjolinho river is highly impacted after the urban area, which compared with other data, between 1989 to 1999, demonstrated that little has been done to improve its water quality. The aquatic macrophyte richness at Monjolinho river, was considered relatively low, compared with other studies in brazilian rivers. The greatest richness and diversity were found near the river spring, differing from what was observed in the urban area. Also, anthropogenic activities in the river, including repair, periodic cutting and the presence of invasive exotic species such as Pennisetum purpureum possibly influenced the macrophyte community distribution within the urban area and along the Monjolinho river respectively. On the other hand, it was not statistically evidenced a relationship between physical and chemical variables and the aquatic macrophyte community considered, partially due to the predominance of emergent and anfibious species which are cited in literature as weak indicators of water quality, for their high ecological amplitude