Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3081.pdf: 1676115 bytes, checksum: fc191eec9df6eb503884e04a015a04dc (MD5) Previous issue date: 2010-05-28 / Financiadora de Estudos e Projetos / Environmental degradation of aquatic ecosystems stimulates investigations about the interactions between dissolved organic matter, trace metals and the biota. This study aimed to investigate the speciation of cadmium, copper, lead and zinc in a reservoir subjected to antropic activities. To develop this study, we have chosen Barra Bonita Reservoir (SP), an eutrophic and contaminated ecosystem that receives urban, industrial and agricultural efluents. Water samples were obtained in three locations within the reservoir considering local seasonality (dry winter and rainny summer) during 24 months. The samples were analysed for total, total dissolved, labile and ionic concentrations of the metals, as well as complexation parameters (CL e logK ML) and competition between copper and zinc for the ligands, fluorimetric characterization, and physico-chemical parameters of the water. The results showed a high degree of deterioration of the ecosystem. Independent of sampling location, the concentration order for the metals was Zn>Cu>Pb>Cd (total and total dissolved). In general copper and zinc remained as complexes in the dissolved fraction, while lead was mostly associated with particulate materials. MineqL+ calculations showed that Zn2+ and Cd2+ dominated the labile form, whereas copper and lead remained associated with carbonates. The increased concentration of total dissolved metal showed an increase of copper and zinc complexes, and labile form of zinc and lead. Through principal component analysis (PCA), seasonal influences related to the main sources of metals supply into the reservoir were identified. Metal competition analysis showed that previously added copper affected zinc speciation. However, prior addition of zinc indicated that this metal was complexed by the ligands that were previously available to copper. Nevertheless, no differences were observed in copper speciation. Because the resevoir is subject to intense and frequent cyanobacteria blooms, Cylindrospermopsis raciborskii was isolated from that environment and cultured in the laboratory to obtain its excreted materials. This excreted material was then separated into three molecular weight fractions (> 30 kDa; 30-10 kDa; 10-3 kDa) that were analyzed for complexation capacity (CL e logK ML) with cadmium, copper, lead and zinc, elemental (C, H, N and S) and biochemical composition, fluorescence characteristics and competition for ligands between copper and zinc, and cadmium xvii and lead. The results showed that the fraction >30 kDa and 30-10 kDa had high carbohydrates contents, but low proteins and lipids, whereas for the 10-3 kDa fraction no variation on the biochemical composition was obtained. Fluorescence analysis showed peaks that define proteinaceous materials with 2 5 aromatic rings ususally assigned to be of phytoplankton origin. The CL and logK'ML for the different molecular weight fractions indicated a broad chemical diversity of the ligands that had different affinities for the metals. Metal competition titrations on the excreted material showed that it was only for the >30 kDa fraction that either previously added copper or zinc were complexed by ligands previously available to zinc and copper, respectively. In the 30-10 kDa fraction previously added lead, was complexed by ligands that were available to cadmium. In all fractions no lead complexation capacity was detected when cadmium had been previously added. / A degradação ambiental de ecossistemas aquáticos estimula estudos sobre interações envolvendo matéria orgânica dissolvida, metais traço e a biota aquática. O objetivo central desta pesquisa foi avaliar a especiação dos metais cádmio, chumbo, cobre e zinco na água de um reservatório sujeito a atividades antrópicas. Para tanto, escolheu-se o reservatório artificial de Barra Bonita (SP), um ecossistema eutrófico e contaminado por resíduos urbanos, industriais e agrícolas. Foram realizadas coletas de água em três pontos ao longo do reservatório considerando a sazonalidade (inverno seco e verão chuvoso) durante 24 meses. As amostras foram avaliadas quanto às espécies totais, dissolvidas, lábil e livre dos metais e quanto aos parâmetros de complexação (CL e logK ML) com ligantes presentes na água, competição entre cobre e zinco por ligantes, caracterização fluorimétrica e parâmetros físico-químicos. Esses resultados revelaram um grau elevado de deterioração do reservatório independente da localização amostral e a ordem das concentrações total e dissolvida dos metais foi Zn>Cu>Pb>Cd. Em geral, maior porcentagem dos metais cobre e zinco permaneceu complexado à fração dissolvida e chumbo associado ao material particulado. O uso do MineqL+ mostrou que Zn2+ e Cd2+ dominaram a forma lábil, enquanto cobre e chumbo permaneceram associados a carbonatos. O aumento da concentração de metal total dissolvido evidenciou um aumento de cobre e zinco complexados, Znlábil e Pblábil. Através da análise de componentes principais identificaram-se influências sazonais das fontes de aporte de metais para o reservatório. Análise de competição entre os metais por ligantes indicou que o cobre, previamente adicionado, afetou a especiação do zinco. No entanto, a prévia adição de zinco indicou que houve complexação dos ligantes antes disponíveis ao cobre, mas não foram observadas diferenças na especiação do cobre. Devido à alta incidência de florescimentos de cianobactérias no reservatório, Cylindrospermopsis raciborskii foi isolada daquele ambiente e mantida no laboratório para obtenção e estudo de seu excretado. Esse foi fracionado em diferentes massas moleculares (>30 kDa; 30-10 kDa; 10-3 kDa) e posteriormente analisadas a capacidade de complexação (CC) com os quatro metais, composição elementar (C, H, N e S) e bioquímica, caracterização fluorimétrica e competição entre os metais xv cobre e zinco, e cádmio e chumbo pelos ligantes. A caracterização dos excretados mostrou que na fração >30 kDa e 30-10 kDa prevaleceram altas concentrações de carboidratos em relação a proteínas e lipídios, entretanto na fração 10-3 kDa a composição bioquímica foi similar. Análise fluorimétrica identificou picos característicos de materiais proteináceos e material fitoplanctônico (2 5 anéis aromáticos). A interpretação dos resultados de CL e logK ML para as diferentes frações moleculares dos excretados, indicou ampla diversidade na composição química dos ligantes que complexaram variadas concentrações de metais com diferentes afinidades. A partir da titulação de competição nos excretados conclui-se que apenas na fração >30 kDa, tanto o cobre quanto o zinco previamente adicionados, são complexados por ligantes antes disponíveis ao zinco e ao cobre, respectivamente. Na fração 30-10 kDa, o chumbo, previamente adicionado, é complexado por ligantes antes disponíveis ao cádmio, e em todas as frações não foi detectada CC para chumbo quando cádmio foi previamente adicionado.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TesePFMN.pdf: 1613493 bytes, checksum: 8d25a86dec7e2d965cc54bbf4f25e314 (MD5) Previous issue date: 2007-02-28 / Universidade Federal de Sao Carlos / The increasing eutrophication and contamination of aquatic ecosystems motivates the study of interactions between natural dissolved organic matter (DOM), metals and the biota. Metals are mainly released into the environment by industrial processes, whereas organic materials through municipal sewage sludge. The association of these two processes and its effect on the environment poses unknown risks to aquatic communities. The support capacity of aquatic systems is related to its ability to associate with dissolved elements. In this study, the complexation capacity of Monjolinho Reservoir (eutrophic), from which the test organisms were obtained, was evaluated. The results showed that two copper-complexing sites were present, what contributes to the low free copper ion concentration in such environment. It is known that natural DOM is formed by humic like and recently produced organic compounds. Suwannee River natural organic matter was used throughout this investigation as models of humic substance DOM (commercial standard), whereas as model substance of recently produced organic material, cyanobacteria (Anabaena spiroides) exopolysaccharides were used. Considering that the environmental fate and chemical speciation of copper are dominated by natural DOM and that heterotrophic bacteria processes are responsible for nutrient regeneration, carbon transfer and energy, it was also investigated the influence of the interaction DOM-Cuorganisms on copper dynamic and bioavailability. The results showed that the natural bacteria population was copper resistant, tolerating up to 10-6 M total copper concentration. The degradation of DOM by heterotrophic bacteria, detected by fluorescence spectroscopy, revealed that after Cu-complexed DOM degradation, the metal was liberated into the environment, causing toxicity and bioaccumulation in the microbial food chain. Nevertheless, this was less pronounced when the organic materials were exopolysaccharides. In general, the results showed that copper complexed to natural DOM or exopolysaccharides was less toxic to the organisms than free copper ions. The present results are a contribution to aquatic ecosystems management and to the knowledge of copper speciation, availability and interaction with aquatic organisms, as it relates to dissolved organic materials in aquatic ecosystems. / O aumento da eutrofização e da contaminação de ambientes aquáticos levam ao interesse em estudos sobre a interação entre a matéria orgânica dissolvida, metais traços e a biota. Os metais são lançados nos ambientes aquáticos principalmente através dos processos industriais, enquanto que a eutrofização deve-se principalmente à entrada de esgotos domésticos. A união desses dois processos em um só ambiente causa riscos ainda pouco conhecidos à biota. Neste estudo, avaliou-se a capacidade de complexação da água do Reservatório do Monjolinho (eutrofizado), de onde os organismos teste foram obtidos para o desenvolvimento desta pesquisa. Os resultados mostraram que, com pelo menos dois sítios distintos para associação com o cobre, a concentração de cobre livre no reservatório é baixa. Sabe-se que a MOD natural é constituída por substâncias de natureza húmica e compostos recém produzidos pela biota. Neste estudo, foi usada matéria orgânica natural do Suwanee River (padrão comercial) como modelo de substância húmica e, como substância recém produzida, exopolissacarídeos de cianobactérias (obtidos em laboratório). Foi investigada a influência da interação entre MOD-Cu-organismos sobre a dinâmica de cobre e sua biodisponibilização. Os resultados mostraram a degradação de material húmico pelas bactérias heterotróficas e, ainda, que esses organismos são resistentes ao cobre, tolerando uma concentração de cobre total de 10- 6 mol.L-1. Através da atividade das bactérias sobre o complexo MOD-Cu, o cobre foi disponibilizado e magnificado na cadeia trófica. No entanto, não foi detectada liberação do cobre mediante a degradação do complexo exopolissacarídeo-cobre. De modo geral, os resultados mostraram que cobre complexado à MOD ou ao exopolissacarídeo foi menos tóxico aos organismos do que o íon livre. Os resultados aqui apresentados vêm contribuir para o conhecimento sobre a especiação, disponibilidade e interação do cobre com organismos aquáticos considerando a presença da MOD natural, importantes para o gerenciamento de ecossistemas aquáticos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3001.pdf: 10241694 bytes, checksum: 977e39ca802893c91bf2bc1446842a15 (MD5) Previous issue date: 2010-03-30 / Universidade Federal de Minas Gerais / Photochemically and biologically mediated reactions are key processes on the transformation of dissolved organic matter (DOM) in natural waters. The aims of this study were to evaluate these isolated and coupled processes over the DOM produced by the Cyanobacteria Microcystis aeruginosa, which contributes with great amounts of biomass in the Barra Bonita Reservoir. Our results showed that photodegradation occurred, but also showed that there were cyanobacterial photoresistant molecules and photoproducts that were identified in the Reservoir s DOM. Pre exposure of the DOM released by M. aeruginosa caused decrease in bioavailability of this type of DOM due to competition, i.e., removal of the biolabile portion of the DOM by irradiation. The bioavailability of intracellular DOM was not significantly altered by pre exposure to UV radiation. Detailed chemical characterization showed that competition between photo and biodegradation and photoproduction of biolabile compounds, equilibrated negative and positive effects of irradiation on the bioavailability of the intracellular DOM. / As atividades fotoquímica e biológica são processos importantes na transformação da matéria orgânica dissolvida (MOD) em ambientes aquáticos. O objetivo deste estudo foi analisar os efeitos destes processos, separadamente e em associação, sobre a MOD produzida pela espécie de cianobactéria Microcystis aeruginosa (extracelular e intracelular), que contribui com grande parte da biomassa fitoplanctônica do reservatório de Barra Bonita. Nossos resultados demonstraram a ocorrência de fotodegradação, mas também de compostos resistentes e de fotoprodutos da exposição da MOD da cianobactéria, que foram identificados também na MOD do reservatório. Isto demonstra a importante contribuição da MOD liberada por M. aeruginosa na MOD deste ambiente. A pré exposição da MOD excretada pela cianobactéria (extracelular) à radiação UV causou subsequente redução em sua biodisponibilidade devido à competição entre os dois processos, i.e., a irradiação removeu a porção biodegradável da MOD. A biodisponibilidade da MOD intracelular não foi significativamente alterada pela pré exposição à UV. A análise detalhada de sua composição química demonstrou a ocorrência de processos opostos, i.e., competição entre foto e biodegradação e formação de fotoprodutos lábeis à atividade biológica, que equilibrou os efeitos negativos e positivos da radiação sobre a biodegradabilidade da MOD intracelular.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:31:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2600.pdf: 865519 bytes, checksum: 4d45e3ac1d33d455fb108ecff59f5481 (MD5) Previous issue date: 2009-07-31 / Solar radiation can change DOM in aquatic environments making compounds more labile or recalcitrant to biodegradation. Thus, solar radiation, especially UV, indirectly interfere in the microbial community in order to increase or decrease their growth. The objective was to verify the interference of UV-A + B on the bioavailability of DOM separated into different fractions (molecular weight), from release of cells in stationary phase of M. aeruginosa. DOM released from cyanobacteria was separated by tangential ultra-filtration and these were inoculated bacterial community of Barra Bonita reservoir. Bacterial community dynamic was monitored by measures of density and biomass and bacterial consumption of carbon from DOM by measures of DOC. Frequency of bacterial morphotypes were also calculated. All three fractions of DOM investigated were highly available to the bacterial community. The fraction of cultures with DOM<3 kDa and DOM>30 kDa demonstrated to be more vulnerable to UV radiation, corroborated by many statistical differences found for bacterial density during 27 days of incubation. At 15 days of incubation, the cultures with irradiated DOM>30 kDa showed a second peak in bacterial density and biomass that can be understood as an event of succession in bacterial community. Changes in relative frequency of bacterial morphotypes over incubation period suggest an episode of succession during the different stages of degradation of DOM. It was suggested that the majority of DOC released from a bloom of cyanobacteria is rapidly mineralized. Furthermore, the constant blooms, or ever high biomass of M. aeruginosa during the year, mean that such bacterial consortia are always available. / A radiação solar pode alterar a MOD em um ambiente aquático tornando os compostos mais lábeis ou recalcitrantes à biodegradação. Desta forma, a radiação solar, principalmente a radiação UV, interfere indiretamente na comunidade microbiana de forma a incrementar ou diminuir seu crescimento. O objetivo deste trabalho foi verificar a interferência da radiação UV-A+B na biodisponibilidade da MOD separada em diferentes frações (massa molecular), oriundas da liberação de células na fase estacionária de Microcystis aeruginosa. A MOD liberada pela cianobactéria foi separada por ultra-filtração tangencial e a estas foram inoculadas a comunidade bacteriana do reservatório de Barra Bonita. A dinâmica da comunidade bacteriana foi acompanhada por medidas de densidade e biomassa bacteriana e o consumo de carbono das frações de MOD por medidas de COD. Também foram calculadas as frequências dos morfotipos bacterianos. Todas as três frações de MOD investigadas apresentaram-se altamente disponíveis à comunidade bacteriana. As culturas com fração de MOD<3 kDa e MOD>30 kDa revelaram-se mais vulneráveis à radiação UV, fato corroborado pelas numerosas diferenças estatísticas encontradas para as densidades bacterianas durante os 27 dias de incubação. Aos 15 dias de incubação, as culturas com fração de MOD>30 kDa irradiada apresentaram um segundo pico na densidade e biomassa bacteriana que pode ser interpretado como um evento de sucessão na comunidade bacteriana. As mudanças na frequência relativa dos morfotipos bacterianos ao longo do período de incubação sugerem um episódio de sucessão durante as distintas fases de degradação da MOD. Sugeriu-se que a maior parte do COD liberado por um bloom desta cianobactéria é mineralizado rapidamente. Além disso, com os constantes blooms, ou a sempre alta biomassa de M. aeruginosa ao longo do ano, inferem que tais consórcios bacterianos estejam sempre disponíveis.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2017-03-02T13:57:07Z No. of bitstreams: 1 DissSEMD.pdf: 2506860 bytes, checksum: b8367f5aa54ed93f457e96c4ef7de352 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-03-16T18:29:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissSEMD.pdf: 2506860 bytes, checksum: b8367f5aa54ed93f457e96c4ef7de352 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-03-16T18:29:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissSEMD.pdf: 2506860 bytes, checksum: b8367f5aa54ed93f457e96c4ef7de352 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-16T18:42:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissSEMD.pdf: 2506860 bytes, checksum: b8367f5aa54ed93f457e96c4ef7de352 (MD5) Previous issue date: 1996-03-12 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Laboratory experiments were carried out with the aim of studying the production of dissolved and capsular exopolysaccharides in diíFerent growth ages by Staurastrum tohopekaligiensis Wolle. This microalga was isolated from a marginal lagoon of the Mogi- Guaçu River, SP-Brazil. The cells were grown axenically in artificial culture médium under controlled conditions of light intensity, temperature, aeration and light/dark cycle. After 25 and 48 days of growth, the cells were harvested by centrifligation, washed with distilled water by centrifiigation, resuspended in distilled water, and submitted to 40 0C under mixing with a magnetic stirrer to extract the capsules. The capsular material and the dissolved one were both filtered, concentrated, dialyzed and ffeeze-dried. The production of exopolysaccharides was greater in the stationary growth phase than in the exponential one. Gel filtration chromatography analysis revealed that both the capsular and the extracellular polysaccharides obtained at different growth ages can be ífactioned in two fractions, "A" and "B". Fraction "A" presented a molecular weight close to or larger than 2 x 106 daltons, while fraction "B" of 2 x IO6 daltons, approximately. lon exchange chromatography data showed great similarities between capsular polysaccharide and extracellular polysaccharide, both having acid nature. When different growth ages are considered, a significant variation was observed in relation to the percentual participation of fractions "A" and "B" of the capsular polysaccharide. It was observed that fraction "B" from "old" cultures represents 92% of the total. Biochemical analysis revealed that the extracellular material does not have a sulphate group but has a proteic fraction. Gas chromatography analysis of extracellular and capsular polysaccharides revealed the presence of neutral sugars and acid sugars. The neutral sugars are; flicose, galactose, glucose, mannose, rhamnose, arabinose and 3-O-methyl galactose and the acid ones are: galacturonic acid and glycuronic acid. / Neste trabalho foram realizados experimentos de laboratório com o objetivo de se verificar a produção e discutir algumas propriedades dos exopolissacarídeos capsulares e dissolvidos em diferentes fases do crescimento de Staurastrum tohopekaligiensis Wolle. A alga foi isolada do Lagoa do Infemão (Estação Ecológica de Jatai), e cultivada axenicamente em meio de cultura artificial, sob condições controladas de luz, fotoperíodo, temperatura e aeração. O material excretado foi obtido ao final de 25 e 48 dias de cultivo (respectivamente denominadas culturas "jovem" e "velha"), separando-se as células do excretado dissolvido (polissacarídeo extracelular dissolvido) por centrifiigação. As células foram lavadas para remoção do material dissolvido e suas cápsulas foram extraídas por aquecimento e agitação. O polissacarídeo extracelular dissolvido (PED) e o polissacarídeo capsular (PC), desse modo obtidos, foram concentrados, dialisados e liofilizados. Foi observado um acúmulo de exopolissacarídeos no meio de cultura durante a fase estacionária. Análises de cromatografia de filtração em gel revelaram que, tanto o PED quanto o PC, de ambas as idades celulares, apresentaram-se formados por duas frações "A" e "B", com peso molecular maior ou igual a 2 x IO6 daltons e de cerca de 2 x IO6 daltons, respectivamente. Os dados de cromatografia de troca iônica mostraram grandes semelhanças entre o PED e o PC de ambas as idades celulares, sendo que todos apresentaram natureza ácida. Quando são consideradas as diferentes épocas do ciclo de crescimento, a única variação observada nos compostos polissacarídicos foi o aumento da participação percentual da fração "B" do PC em relação à fração "A" em culturas "velhas". Análises bioquímicas revelaram que o material extracelular foi composto de uma porção polissacarídica maior não sulfatada e de uma porção proteica menor. Através de cromatografia gasosa foram obtidas as composições monoméricas do PED e do PC. Nestes dois polissacarídeos, foram encontrados, em proporções pouco diferenciadas: 1) os açúcares neutros: fúcose, galactose, glicose, manose, ramnose, arabinose, xilose e 3-O-metil galactose; 2) os açúcares ácidos; ácido galacturônico e ácido glucurônico. Os mais abundantes foram fúcose, galactose glicose, tanto no PED quanto no PC.

A Ilha Comprida formou-se no Quaternário tardio e é uma ilha barreira arenosa composta de um conjunto de superfícies de rugosidade moderada à plana, nas quais se formaram Espodossolos com padrões variados de desenvolvimento e morfologia. Essa pesquisa utilizou a abordagem multiescalar, com observações e descrições através de sensoriamento remoto, topocronossequências, perfis, horizontes e seções delgadas de solo. O levantamento cartográfico com o auxílio de fotografias aéreas 1:16.000 do setor sul da Ilha Comprida permitiu mapear as feições geomorfológicas de cordões praiais, áreas planas, reentrâncias de manguezais, dunas frontais (cordões eólicos), rupturas de deflação (blow-outs) e bordas de terraços. O estudo baseou-se em dois perfis transversais (leste-oeste) com 3 km de extensão, onde foi possível identificar diversas unidades de crescimento sedimentar. As transeções A-B e C-D estão situadas no interior e na falésia sul da ilha, respectivamente. Comparando-se os solos dessas transeções é possível constatar o papel desempenhado pela evolução da drenagem na formação, manutenção e degradação dos horizontes espódicos. A degradação dos horizontes espódicos da transeção C-D está ligada à abertura de canais de raízes onde se instalam fluxos preferenciais de água, somado a atividade decompositora de Acidobactérias. Foram realizados levantamentos topográficos e da configuração vertical e lateral dos horizontes dos solos das transeções, sendo instalados 14 poços de monitoramento do nível freático na transeção A-B. As informações do relevo, solo e dinâmica atual do lençol freático permitiram identificar cinco compartimentos morfopedológicos. Os compartimentos I, II e IV, com maior rugosidade do terreno, possuem Espodossolos bem desenvolvidos providos de ortstein na zona próxima ao limite de oscilação do lençol freático, enquanto o compartimento III é mais plano e apresenta Espodossolos Hidromórficos e Organossolos. No compartimento V, mais recente, a podzolização é incipiente. As análises de estatística da distribuição das areias e micromorfologia indicam que a granulometria e o ajuste espacial dos grãos de areia de certas camadas sedimentares, atuam no acúmulo de Matéria Orgânica Dissolvida (MOD) através do acentuado gradiente de condutividade hidráulica ou por quebra de capilaridade. O resultado é a formação de bandas e horizontes cimentados (Bhm) em determinados contatos estratigráficos. Os cordões e entre-cordões praiais convergentes para à Ponta da Trinheira (sudoeste da ilha) controlam a direção dos fluxos hídricos superficiais e subsuperficiais do local, funcionando como escoadouro de MOD, cujo aporte contínuo e lateral explicaria a formação dos horizontes Bhm gigantes que sustentam o limite territorial em forma de \"L\". A descida gradual e contínua do NRM e o efeito de borda na falésia sul ocorrido após sua erosão colaboraram para o dessecamento e hiperdesenvolvimento do ortstein deste local. O horizonte glei (2Cg) é um paleomangue e ocorre de forma pontual na face lagunar da ilha. Seu impedimento à drenagem limita o avanço da podzolização em profundidade, formando o horizonte Bhm acima do horizonte 2Cg. Algumas raízes e paleogalerias tubulares de Callichirus major, preenchidas por areia, promovem bioturbações capazes de condicionar o acúmulo e cimentação de MOD. As galerias formadas pelo crustáceo são holocênicas e a manutenção de seus vestígios até os dias atuais se deve ao processo de pedofossilização por podzolização. / Formed since the late Quaternary period, the Ilha Comprida is made up by a set of geomorphological units depicted whether by rough or smooth surfaces, where both have Spodosols with a range of morphology and development stages. Multiscale approach has been applies through the spatial representation of topochronossequences, soil profiles, soil horizons and soil thin sections. Cartography survey of the south Ilha Comprida has been aided by aerial photos, allowed to mapping geomorphological features: beach ridge and swales; plan surfaces; coves with mangrove recesses; and edge of terrains. The study was based on two transversal profiles (east-west) with nearly 3 km of width, located at southernmost of Ilha Comprida, where there are several growth units. There transections A-B and C-D are located inland and at the cliffs, respectively. The soils from these transections show the role play by drainage conditions on formation and degradation of spodic horizon. The degradation of spodic horizons through transection C-D is linked to the preferential flow channels created by roots growth, plus by the decomposition activities of Acidbacterias. Traditional topography survey and lateral configuration of soils has been draw to depict these transections, where 14 wells were deployed for water table monitoring (transection A-B).The relief, soil, and water table information allowed the delimiting of five morphopedologic compartments. The compartments I, II and IV has rough surfaces (higher and close beach ridges) with Spodosol well developed provided with ortstein at oscillation zone of water table, while compartment III is a flat surface with Hydromorphic Spodosol and Histosols. Compartment V is the youngest surface and has incipient podsolization. Statistic of sand grain size and micromorphology analysis indicates that granulometry and spatial sand arrangement of some sedimentary package, deal with Dissolved Organic Matter (DOM) accumulation through high hydraulic conductivity gradient or capillarity breaks. It results in formation of bands and commentated horizons (Bhm) at some stratigraphic boundaries. The presence of beach ridges and swales alignments convergent towards southwest of Ilha Comprida, plus the directions of local hydrography flows, implies that the swales are channels of DOM, which contribute to ortstein formation at Ponta da Trincheira. The slow decreasing of sea level along the Holocene, in addition to the edge effect upon erosion of the south sandy cliff, also played a role to ortstein genesis. Gley horizon (2Cg) with mineralogical assemblage similar to the soils found in the mangrove, suggest that some mangroves has been buried by the costal dynamics typical in infra-tidal environment. Currently, these buried horizons occur locally and plays a impediments for drainage, which is expressed in accumulation and cementation by organic matter (Bhm horizon). Some roots and Callichirus major fossils entail bioturbation that also enable accumulation and cementation of DOM. This icnofossils might have been preserved through pedofossilization by the podsolization process itself.

A Ilha Comprida formou-se no Quaternário tardio e é uma ilha barreira arenosa composta de um conjunto de superfícies de rugosidade moderada à plana, nas quais se formaram Espodossolos com padrões variados de desenvolvimento e morfologia. Essa pesquisa utilizou a abordagem multiescalar, com observações e descrições através de sensoriamento remoto, topocronossequências, perfis, horizontes e seções delgadas de solo. O levantamento cartográfico com o auxílio de fotografias aéreas 1:16.000 do setor sul da Ilha Comprida permitiu mapear as feições geomorfológicas de cordões praiais, áreas planas, reentrâncias de manguezais, dunas frontais (cordões eólicos), rupturas de deflação (blow-outs) e bordas de terraços. O estudo baseou-se em dois perfis transversais (leste-oeste) com 3 km de extensão, onde foi possível identificar diversas unidades de crescimento sedimentar. As transeções A-B e C-D estão situadas no interior e na falésia sul da ilha, respectivamente. Comparando-se os solos dessas transeções é possível constatar o papel desempenhado pela evolução da drenagem na formação, manutenção e degradação dos horizontes espódicos. A degradação dos horizontes espódicos da transeção C-D está ligada à abertura de canais de raízes onde se instalam fluxos preferenciais de água, somado a atividade decompositora de Acidobactérias. Foram realizados levantamentos topográficos e da configuração vertical e lateral dos horizontes dos solos das transeções, sendo instalados 14 poços de monitoramento do nível freático na transeção A-B. As informações do relevo, solo e dinâmica atual do lençol freático permitiram identificar cinco compartimentos morfopedológicos. Os compartimentos I, II e IV, com maior rugosidade do terreno, possuem Espodossolos bem desenvolvidos providos de ortstein na zona próxima ao limite de oscilação do lençol freático, enquanto o compartimento III é mais plano e apresenta Espodossolos Hidromórficos e Organossolos. No compartimento V, mais recente, a podzolização é incipiente. As análises de estatística da distribuição das areias e micromorfologia indicam que a granulometria e o ajuste espacial dos grãos de areia de certas camadas sedimentares, atuam no acúmulo de Matéria Orgânica Dissolvida (MOD) através do acentuado gradiente de condutividade hidráulica ou por quebra de capilaridade. O resultado é a formação de bandas e horizontes cimentados (Bhm) em determinados contatos estratigráficos. Os cordões e entre-cordões praiais convergentes para à Ponta da Trinheira (sudoeste da ilha) controlam a direção dos fluxos hídricos superficiais e subsuperficiais do local, funcionando como escoadouro de MOD, cujo aporte contínuo e lateral explicaria a formação dos horizontes Bhm gigantes que sustentam o limite territorial em forma de \"L\". A descida gradual e contínua do NRM e o efeito de borda na falésia sul ocorrido após sua erosão colaboraram para o dessecamento e hiperdesenvolvimento do ortstein deste local. O horizonte glei (2Cg) é um paleomangue e ocorre de forma pontual na face lagunar da ilha. Seu impedimento à drenagem limita o avanço da podzolização em profundidade, formando o horizonte Bhm acima do horizonte 2Cg. Algumas raízes e paleogalerias tubulares de Callichirus major, preenchidas por areia, promovem bioturbações capazes de condicionar o acúmulo e cimentação de MOD. As galerias formadas pelo crustáceo são holocênicas e a manutenção de seus vestígios até os dias atuais se deve ao processo de pedofossilização por podzolização. / Formed since the late Quaternary period, the Ilha Comprida is made up by a set of geomorphological units depicted whether by rough or smooth surfaces, where both have Spodosols with a range of morphology and development stages. Multiscale approach has been applies through the spatial representation of topochronossequences, soil profiles, soil horizons and soil thin sections. Cartography survey of the south Ilha Comprida has been aided by aerial photos, allowed to mapping geomorphological features: beach ridge and swales; plan surfaces; coves with mangrove recesses; and edge of terrains. The study was based on two transversal profiles (east-west) with nearly 3 km of width, located at southernmost of Ilha Comprida, where there are several growth units. There transections A-B and C-D are located inland and at the cliffs, respectively. The soils from these transections show the role play by drainage conditions on formation and degradation of spodic horizon. The degradation of spodic horizons through transection C-D is linked to the preferential flow channels created by roots growth, plus by the decomposition activities of Acidbacterias. Traditional topography survey and lateral configuration of soils has been draw to depict these transections, where 14 wells were deployed for water table monitoring (transection A-B).The relief, soil, and water table information allowed the delimiting of five morphopedologic compartments. The compartments I, II and IV has rough surfaces (higher and close beach ridges) with Spodosol well developed provided with ortstein at oscillation zone of water table, while compartment III is a flat surface with Hydromorphic Spodosol and Histosols. Compartment V is the youngest surface and has incipient podsolization. Statistic of sand grain size and micromorphology analysis indicates that granulometry and spatial sand arrangement of some sedimentary package, deal with Dissolved Organic Matter (DOM) accumulation through high hydraulic conductivity gradient or capillarity breaks. It results in formation of bands and commentated horizons (Bhm) at some stratigraphic boundaries. The presence of beach ridges and swales alignments convergent towards southwest of Ilha Comprida, plus the directions of local hydrography flows, implies that the swales are channels of DOM, which contribute to ortstein formation at Ponta da Trincheira. The slow decreasing of sea level along the Holocene, in addition to the edge effect upon erosion of the south sandy cliff, also played a role to ortstein genesis. Gley horizon (2Cg) with mineralogical assemblage similar to the soils found in the mangrove, suggest that some mangroves has been buried by the costal dynamics typical in infra-tidal environment. Currently, these buried horizons occur locally and plays a impediments for drainage, which is expressed in accumulation and cementation by organic matter (Bhm horizon). Some roots and Callichirus major fossils entail bioturbation that also enable accumulation and cementation of DOM. This icnofossils might have been preserved through pedofossilization by the podsolization process itself.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Thaisa _Pegoraro.pdf: 1491826 bytes, checksum: 1b9380fd12ae09c6e6128b1816c0215e (MD5) Previous issue date: 2015-02-23 / Biochar, also known as terra preta do índio, is a highly porous material and is a result of biomass pyrolysis in oxygen-controlled conditions and low temperatures (up to 600 oC). Due to the viable manufacturing process and the wide variety of applications, it is a promising material for various uses. Among the main uses of biochar, studies indicate its potential in improving soil quality, besides being a way of contributing to carbon sequestration from the atmosphere and used in the retention of organic and inorganic contaminants in the environment. This work aimed to present a review of the concepts and current studies on biochar, for a better understanding of the subject (Paper 1). The objective was to also investigate the adsorption of pharmaceuticals carbamazepine (CBZ) and lincomycin (LMC) by six biochars under the influence of surface characteristics of biochar (produced from Brazilian pepper and sugarcane bagasse, in temperatures of 300 o, 400 o and 600o C) and environmental factors (pH and adsorption competition between CBZ and LMC) (Paper 2). The latest study aimed to understand the effects of exposure of dissolved organic matter (DOM) in the surface properties of three biochars produced from sugarcane bagasse, in the CBZ adsorption (Paper 3). Batch equilibrium tests were performed in constant temperature, varying pH, and the data were adjusted in Freundlich isotherms. For the DOM test, the biochars were previously loaded with humic acid, tannic acid, gallic acid, and catechol in concentrations equivalent to those found in soils. The values of Kd, n and KF were reported and analyzed. As a result, it was found that biochars produced from sugarcane bagasse and high pyrolysis temperature were more effective in CBZ and LMC adsorption. In the biochar produced from bagasse at 300° C, the adsorption of CBZ was not affected by the presence of functional groups on the surface of biochar. LMC, which is ionized at pH 7.6, is more easily binded to negatively charged biochars when pH is acidic (pH<pKa). Furthermore, it was found that the CBZ and LMC compete for the same adsorption sites, regardless the variation of pH solution. In general, DOM affected adsorptive properties of biochars and attenuated CBZ adsorption, especially for biochars produced in higher temperatures because of the greater complexity of its structure, when DOM enters or blocks the biochar micro and mesoporous. It was concluded that the use of biochar as a product of sustainable feature looks promising, but there are still some gaps in the current literature about the positive and negative impacts of its use. Laboratory results indicate a possible use of biochar in removing organic compounds from water, which can replace less effective existing treatment technologies. There is to be considered, however, several factors that influence this process and more studies are needed to corroborate such evidence. / O biocarvão, também conhecido como terra preta do índio, é um material de alta porosidade e é resultado da pirólise da biomassa em condições de oxigênio controlado e baixas temperaturas (até 600 oC). Devido ao viável processo de produção e à ampla variedade de aplicações, trata-se de um material promissor para diversos usos. Dentre as principais utilidades do biocarvão, estudos indicam seu potencial na melhoria da qualidade do solo, além de ser uma forma de contribuir para o sequestro de carbono da atmosfera e ser utilizado na retenção de contaminantes orgânicos e inorgânicos no ambiente. Nesse trabalho, objetivou-se realizar uma revisão sobre os conceitos e estudos atuais sobre biocarvão, para uma melhor compreensão do tema (Artigo 1). Objetivou-se também investigar o processo de adsorção dos fármacos carbamazepina (CBZ) e lincomicina (LMC) por seis biocarvões, sob a influência de características superficiais do biocarvão (produzidos a partir de pimenta brasileira e bagaço de cana-de-açúcar, a 300o, 400o e 600o C) e fatores ambientais (pH e competição sortiva entre CBZ e LMC) (Artigo 2). No último estudo, objetivou-se compreender os efeitos da exposição da matéria orgânica dissolvida (MOD) nas propriedades superficiais de três biocarvões produzidos a partir de bagaço de cana-de-açúcar, na adsorção de CBZ (Artigo 3). Ensaios de equilíbrio de adsorção foram realizados em batelada e temperatura constante, variando o pH, e os dados foram ajustados em isotermas de Freundlich. Para o ensaio com MOD, os biocarvões foram previamente carregados com ácido húmico, ácido tânico, ácido gálico e catecol em concentrações equivalentes às de matéria orgânica encontrada em solos. Os valores de Kd, KF e n foram reportados e analisados. Como resultado, verificou-se que biocarvões produzidos a partir da biomassa de bagaço de cana-de-açúcar e altas temperaturas de pirólise foram mais efetivos na adsorção de CBZ e LMC. Em biocarvão produzido a partir de bagaço de cana-de-açúcar, a 300 oC, a adsorção de CBZ não foi afetada pela presença de grupos funcionais na superfície do biocarvão. Já a LMC, que é ionizada a pH 7,6, liga-se mais facilmente a biocarvões carregados negativamente quando o pH é ácido (pH<pKa). Além disso, verificou-se que a CBZ e LMC competem entre si pelos mesmos sítios sortivos, independente da variação do pH da solução. A MOD afetou as propriedades adsortivas de biocarvões para CBZ, principalmente em biocarvões produzidos a maiores temperaturas, devido à maior complexidade de sua estrutura, entrando ou bloqueando os micro e mesoporos do biocarvão. Conclui-se que o uso do biocarvão como um produto de característica sustentável parece ser promissor, porém, lacunas ainda existem na literatura atual sobre os impactos positivos e negativos do seu uso. Os resultados laboratoriais indicam um possível uso do biocarvão na remoção de compostos orgânicos da água, o que pode substituir tecnologias de tratamento existentes menos eficazes. Há, porém, de se considerar diversos fatores de influência nesse processo e mais estudos devem ser realizados a fim de corroborar com tais evidências.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:23:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Thaisa _Pegoraro.pdf: 1491826 bytes, checksum: 1b9380fd12ae09c6e6128b1816c0215e (MD5) Previous issue date: 2015-02-23 / Biochar, also known as terra preta do índio, is a highly porous material and is a result of biomass pyrolysis in oxygen-controlled conditions and low temperatures (up to 600 oC). Due to the viable manufacturing process and the wide variety of applications, it is a promising material for various uses. Among the main uses of biochar, studies indicate its potential in improving soil quality, besides being a way of contributing to carbon sequestration from the atmosphere and used in the retention of organic and inorganic contaminants in the environment. This work aimed to present a review of the concepts and current studies on biochar, for a better understanding of the subject (Paper 1). The objective was to also investigate the adsorption of pharmaceuticals carbamazepine (CBZ) and lincomycin (LMC) by six biochars under the influence of surface characteristics of biochar (produced from Brazilian pepper and sugarcane bagasse, in temperatures of 300 o, 400 o and 600o C) and environmental factors (pH and adsorption competition between CBZ and LMC) (Paper 2). The latest study aimed to understand the effects of exposure of dissolved organic matter (DOM) in the surface properties of three biochars produced from sugarcane bagasse, in the CBZ adsorption (Paper 3). Batch equilibrium tests were performed in constant temperature, varying pH, and the data were adjusted in Freundlich isotherms. For the DOM test, the biochars were previously loaded with humic acid, tannic acid, gallic acid, and catechol in concentrations equivalent to those found in soils. The values of Kd, n and KF were reported and analyzed. As a result, it was found that biochars produced from sugarcane bagasse and high pyrolysis temperature were more effective in CBZ and LMC adsorption. In the biochar produced from bagasse at 300° C, the adsorption of CBZ was not affected by the presence of functional groups on the surface of biochar. LMC, which is ionized at pH 7.6, is more easily binded to negatively charged biochars when pH is acidic (pH<pKa). Furthermore, it was found that the CBZ and LMC compete for the same adsorption sites, regardless the variation of pH solution. In general, DOM affected adsorptive properties of biochars and attenuated CBZ adsorption, especially for biochars produced in higher temperatures because of the greater complexity of its structure, when DOM enters or blocks the biochar micro and mesoporous. It was concluded that the use of biochar as a product of sustainable feature looks promising, but there are still some gaps in the current literature about the positive and negative impacts of its use. Laboratory results indicate a possible use of biochar in removing organic compounds from water, which can replace less effective existing treatment technologies. There is to be considered, however, several factors that influence this process and more studies are needed to corroborate such evidence. / O biocarvão, também conhecido como terra preta do índio, é um material de alta porosidade e é resultado da pirólise da biomassa em condições de oxigênio controlado e baixas temperaturas (até 600 oC). Devido ao viável processo de produção e à ampla variedade de aplicações, trata-se de um material promissor para diversos usos. Dentre as principais utilidades do biocarvão, estudos indicam seu potencial na melhoria da qualidade do solo, além de ser uma forma de contribuir para o sequestro de carbono da atmosfera e ser utilizado na retenção de contaminantes orgânicos e inorgânicos no ambiente. Nesse trabalho, objetivou-se realizar uma revisão sobre os conceitos e estudos atuais sobre biocarvão, para uma melhor compreensão do tema (Artigo 1). Objetivou-se também investigar o processo de adsorção dos fármacos carbamazepina (CBZ) e lincomicina (LMC) por seis biocarvões, sob a influência de características superficiais do biocarvão (produzidos a partir de pimenta brasileira e bagaço de cana-de-açúcar, a 300o, 400o e 600o C) e fatores ambientais (pH e competição sortiva entre CBZ e LMC) (Artigo 2). No último estudo, objetivou-se compreender os efeitos da exposição da matéria orgânica dissolvida (MOD) nas propriedades superficiais de três biocarvões produzidos a partir de bagaço de cana-de-açúcar, na adsorção de CBZ (Artigo 3). Ensaios de equilíbrio de adsorção foram realizados em batelada e temperatura constante, variando o pH, e os dados foram ajustados em isotermas de Freundlich. Para o ensaio com MOD, os biocarvões foram previamente carregados com ácido húmico, ácido tânico, ácido gálico e catecol em concentrações equivalentes às de matéria orgânica encontrada em solos. Os valores de Kd, KF e n foram reportados e analisados. Como resultado, verificou-se que biocarvões produzidos a partir da biomassa de bagaço de cana-de-açúcar e altas temperaturas de pirólise foram mais efetivos na adsorção de CBZ e LMC. Em biocarvão produzido a partir de bagaço de cana-de-açúcar, a 300 oC, a adsorção de CBZ não foi afetada pela presença de grupos funcionais na superfície do biocarvão. Já a LMC, que é ionizada a pH 7,6, liga-se mais facilmente a biocarvões carregados negativamente quando o pH é ácido (pH<pKa). Além disso, verificou-se que a CBZ e LMC competem entre si pelos mesmos sítios sortivos, independente da variação do pH da solução. A MOD afetou as propriedades adsortivas de biocarvões para CBZ, principalmente em biocarvões produzidos a maiores temperaturas, devido à maior complexidade de sua estrutura, entrando ou bloqueando os micro e mesoporos do biocarvão. Conclui-se que o uso do biocarvão como um produto de característica sustentável parece ser promissor, porém, lacunas ainda existem na literatura atual sobre os impactos positivos e negativos do seu uso. Os resultados laboratoriais indicam um possível uso do biocarvão na remoção de compostos orgânicos da água, o que pode substituir tecnologias de tratamento existentes menos eficazes. Há, porém, de se considerar diversos fatores de influência nesse processo e mais estudos devem ser realizados a fim de corroborar com tais evidências.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2015-12-02T16:59:05Z No. of bitstreams: 1 michaelaladeirademelo.pdf: 987332 bytes, checksum: b090c8cbfcdee51ae5a4874c6a656f2a (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2015-12-03T11:29:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 michaelaladeirademelo.pdf: 987332 bytes, checksum: b090c8cbfcdee51ae5a4874c6a656f2a (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-03T11:29:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 michaelaladeirademelo.pdf: 987332 bytes, checksum: b090c8cbfcdee51ae5a4874c6a656f2a (MD5) Previous issue date: 2015-02-20 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Com o objeto de avaliar o papel do metabolismo bacteriano para a dinâmica da matéria orgânica (MO) na região de confluência dos rios Negro e Solimões, foram estimadas em escala espacial: o metabolismo bacteriano - produção bacteriana (PB), respiração bacteriana (RB), demanda bacteriana de carbono (DBC) e eficiência de crescimento bacteriana (ECB), além de variáveis físicas e químicas, como nutrientes inorgânicos, carbono orgânico dissolvido (COD), razões estequiométricas dos nutrientes, condutividade elétrica e turbidez. Um experimento foi realizado para estimar a contribuição do metabolismo bacteriano e dos processos de adsorção da MO para o decaimento de COD na região de mistura das águas. As taxas metabólicas apresentaram variabilidade longitudinal e lateral ao longo da região de confluência dos rios Negro e Solimões, entretanto, não foi observado incremento das taxas metabólicas com o aumento da mistura das águas em condições in situ. A PB variou de 0,03 a 0,56 μgC L-1 h-1 e a RB de 38,8 a 78,73 μgC L-1 h-1, refletindo em baixos valores de ECB, em média 0,236%, ou seja, as bactérias heterotróficas alocam a maior parte da MO disponível para os processos catabólicos das células, o que resulta na rápida remineralização de carbono e nutrientes nestes sistemas. De uma maneira geral, os nutrientes e a qualidade e quantidade da MO parecem ter sido os fatores com maior influência sobre o metabolismo bacteriano na região estudada. O metabolismo bacteriano mostrou-se como principal componente para o decaimento de carbono, porém a adsorção da MO é de grande importância no processamento da MO, principalmente na zona de mistura das águas. Os resultados do presente estudo mostraram que as bactérias planctônicas contribuem significativamente para a transformação da MO, sendo que as altas taxas de RB destacam o importante papel das bactérias planctônicas para a remineralização de carbono e nutrientes na zona de confluência dos rios Negro e Solimões. / In order to evaluated the role of bacterial metabolism for the organic matter (OM) dynamics on the confluence zone of Negro and Solimões rivers, it was estimated in spatial scale: bacterial production (BP), bacterial respiration (BR), bacterial carbon demand (BCD), bacterial growth efficiency (BGE), in addition, chemical and physical variables, such as inorganic nutrients, dissolved organic carbon (DOC), stoichiometric ratio of nutrients, conductivity and turbidity. An experiment was conducted to estimate the contribution of bacterial activity and sorption process of OM to the DOC decay on the mixing waters. The metabolic rates showed longitudinal and lateral variability along Negro and Solimões rivers. However, it was observed in the metabolic rates with the increase of mixing waters in situ. The BP ranged between 0,03 and 0,56 μgC L-1 h-1 and the BR between 38,8 and 78,73 μgC L-1 h-1, reflecting in low BGE rates, average 0,236%, which means the heterotrophic bacteria allocated major part of OM available to the cells catabolic process, resulting in a quick remineralization of carbon and nutrients on these systems. In general, the nutrients and the quality and quantity of OM were the factors that most contributed to bacterial metabolism in the studied site. The bacterial metabolism showed as major component to the DOC decay, however, the OM sorption process is very important to the OM processing, mainly on water mixing zone. The results of this study showed that planktonic bacteria significantly contributed to the processing of OM, and high BR rates highlight the important role of planktonic bacteria for the carbon and nutrient remineralization on the confluence zone of the Negro and Solimões rivers.