O presente trabalho determinou a concentração dos metais zinco, manganês, cádmio, chumbo, níquel, cobre e cromo no efluente e solo de quatro colunas de latossolo indeformadas. Duas colunas foram contaminadas por pilhas do tipo zinco-carbono e duas colunas foram utilizadas como referência, além de pilhas isoladas, foram todas lixiviadas por uma solução \"água de chuva\" (HNO3 + H2SO4, pH 4,0). Os metais no efluente e no solo foram determinados pela técnica de ICP-OES. A avaliação do efluente e do solo das colunas contaminadas pelas pilhas mostrou um incremento das concentrações dos metais, principalmente de zinco, manganês e chumbo. A sequência das massas acumuladas dos metais no efluente e no solo da coluna contaminada apresentaram uma sequência semelhante a da lixiviação isolada da pilha (Zn > Mn > Pb > Cr > Cu > Ni > Cd), confirmando a influência da pilha nas concentrações dos metais no efluente e solo das colunas. Observou-se também que a contaminação de Zn e Mn tende a migrar da camada superior da coluna de solo para as camadas inferiores. O estudo mostrou que as pilhas podem causar uma contaminação significativa do solo para os metais Zn, Mn e Pb e possivelmente também para Cd. Esta contaminação do solo poderia vir a causar uma contaminação da água subterrânea para os metais Zn, Mn e Pb, dependo das características do perfil do solo. / The aim of the present study was to determine the concentration of Zn, Mn, Pb, Cd, Cu, Cr, and Ni in an oxisol column contaminated with zinc-carbon batteries. Two control and two contaminated columns, and batteries alone were leached for a periods of six months and one year with aqueous solution of HNO3 and H2SO4 (1:1, pH 4,0) to simulate rainwater. The metal concentrations in effluent and soil were measured by means of ICP-OES technique. Results from the contaminated column showed enhanced concentrations in both effluent and soil (mainly zinc, manganese and lead). In addition, the total amount of metals in effluent and soil showed similar sequence order as observed for batteries alone (Zn > Mn > Pb > Cr > Cu > Ni > Cd) indicating that batteries can be considered the main source of contamination. We also observed migration of Zn and Mn from the top to the lower layers of the soil columns. The study gives further evidence that batteries can significantly contaminate the soil with metals like Zn, Mn and Pb, and maybe Cd too. This soil contamination combined with the enhanced concentrations found in the effluent can point out a probable groundwater contamination.

O aleitamento materno é um instrumento afetuoso que transfere nutrientes, vitaminas e imunidade da mãe para o filho. No entanto, também pode transferir diversos contaminantes ambientais, destacando os metais pesados. Como parte da dieta, as mães ingerem água e alimentos produzidos em suas localidades, podendo através dessas fontes ficarem expostas a metais pesados. Alguns metais pesados são essenciais para o organismo, mas outros de origem antropogênica são deletérios. Os objetivos do trabalho em Conceição das Alagoas, MG, Brasil, foram: avaliar as concentrações dos metais pesados no colostro, leite de transição e leite maduro das lactantes; avaliar as concentrações dos metais pesados na água de abastecimento para essa população; medir e avaliar as concentrações de metais presentes no solo agrícola e hortas do município; verificar se existe uma relação entre as concentrações de metais pesados (Cd, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Sn, Zn) encontrados no leite materno, na água para consumo, bem como no solo local. Foram coletadas 29 amostras de leite de doadoras. A coleta do colostro ocorreu até 7 dias depois do parto, a coleta do leite de transição ocorreu até o 14º dia e a coleta do leite maduro ocorreu por volta do 28º dia. Foram coletadas 44 amostras de água de residências das lactantes e em pontos diferentes e aleatórios da cidade. As amostras do solo foram coletadas em 23 pontos, entre áreas agrícolas, hortas e a margem do rio Uberaba. Os metais pesados no leite e água foram analisados por ICP-MS e no solo por FRX. As concentrações de metais no leite e na água foram calculadas em ?g/L e expressos pelas medianas. Para o solo, as concentrações foram calculadas em mg/Kg, e também foram expressos pelas medianas. Os perfis de concentração foram analisados através do teste de hipótese de uma população multinomial, utilizando uma distribuição qui-quadrado (x2) (p a=0,05). Os valores de todos os metais pesados no leite se mantêm constantes entre as 3 coletas, exceto o Zn e o Cu que apresentam suas concentrações menores no leite maduro. As concentrações de metais pesados na água se mostraram menores que os recomendados pela OMS e pelo Ministério da Saúde/Brasil, exceto para o cádmio, que se mostrou acima desses níveis, fato que pode ser explicado pela presença geogênica ou pelo uso de alguns defensivos agrícolas na região. Há um perfil semelhante quando são comparadas as concentrações em porcentagem de metais pesados encontrados no leite humano e na água consumida pelas mães (?2=14,36). As concentrações em porcentagem de metais no leite humano e no solo mostraram diferentes perfis (?2=635,05). As concentrações em porcentagem de metais no solo e na água também apresentaram perfis diferentes (?2=721,78). Baseado nestes dados, a análise estatística evidencia uma semelhança entre o perfil da distribuição de metais pesados no leite materno e na água de abastecimento, assinalando que alterações nas concentrações de metais pesados na água podem interferir nas concentrações no leite humano. Esta relação não foi estabelecida entre a distribuição dos metais do solo e do leite humano. As relações encontradas nas matrizes estudadas apresentam relevância, considerando que podem apresentar parâmetros das interações humanas e ambientais. Estudos mais abrangentes devem ser realizados para confirmação da associação entre o perfil das concentrações de metais em água potável e leite materno, visando a confirmação de um indicador ambiental de contaminação por metais que pode ser utilizado em bancos de leite humano. / Breastfeeding is an affective instrument that transfers nutrients, vitamins and immunity from mother to child. However, it also represents a way to transfer environmental contaminants, especially heavy metals. As part of the diet of mothers, they drink water and eat food grown in local gardens, and may be exposed through these sources to heavy metals. Some heavy metals are essential for the organism, but others, from anthropogenic source, are deleterious. The objectives of this research in Conceição das Alagoas, Minas Gerais, Brazil, were: to assess the concentrations of heavy metals in colostrum, transitional milk and mature milk in lactating women, to evaluate the concentrations of heavy metals in the water supply for this population; measure and evaluate the concentrations of metals present in agricultural land and gardens in the city; verify if there is a relationship between the concentrations of heavy metals (Cd, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Sn, Zn) found in breast milk, in the water supply and in local soil. There were collected 29 samples from donors. The collection of colostrum occurred until 7 days after delivery, the collection of the transition milk occurred up to 14 days and mature milk collection occurred around day 28. It was collected 44 water samples from homes of the mothers and from different random points in the city. Soil samples were collected at 23 points, including farmland, gardens and the margin of Uberaba river. Heavy metals in milk and water were analyzed by ICP-MS in soil by XRF. The concentrations of metals in milk and water were calculated in ?g/L and expressed by medians. For soil, the concentrations were calculated in mg/kg, and were also expressed by medians. The concentration profiles were analyzed by testing the hypothesis of a multinomial population, using a Chi-square (?2) (p a = 0.05). The amounts of all heavy metals in milk remains constant among the three samples, except Zn and Cu which have their lower concentrations in mature milk. The concentrations of heavy metals in water were lower than those recommended by WHO and the Ministry of Health/Brazil, except for Cd, which was above those levels, which may be explained by the geogenic presence or the use of some pesticides in the region. There is a similar profile when comparing the concentrations in percentage of heavy metals found in human milk and water consumed by mothers (?2=14.36). The concentrations in percentage of metals in human milk and in soil showed different profiles (?2=635.05). The concentrations in percentage of metals in soil and water profiles were also different (?2=721.78). Based on these data, the statistical analyses showed a clear similarity between the profile of heavy metal distribution in breast milk and the water supplied, showing that changes in the concentrations of heavy metals in water can affect the concentrations in human milk. This relationship was not established between the profile of heavy metals from soil and human milk. The relations found in the matrices studied are relevant, considering parameters that may present environmental and human interactions. More studies should be performed to confirm the association between the profile of metal concentrations in drinking water and breast milk, seeking confirmation of an environmental indicator of metal contamination that can be used in human milk banks.

Este tese de doutoramento versa sobre o estudo de estabilidade e caracterização de amostras de sedimentos de fundo fluviais de um ambiente contaminado, o Rio Tietê, São Paulo, Brasil. O trecho escolhido é considerado altamente contaminado, entre os reservatórios de Pirapora do Bom Jesus e de Barra Bonita, num total de 260 Km. Dez estações amostrais foram realizadas. As amostras foram mantidas a 4°C, na ausência de luz e sob atmosfera de nitrogênio. O estudo de estabilidade, realizado através de medidas mensais de potencial redox e de pH, durante um período de dois anos, indicou que as condições de estocagem utilizadas reproduzem de modo muito satisfatório as condições originais de amostragem. Os valores de potencial redox mostraram que a maioria das amostras são anóxidas. Foi desenvolvida uma metodologia simples e precisa para a determinação de sulfeto ácido volátil (SAV). Os resultados indicam níveis muito elevados no reservatório de Pirapora (450 µmol/g) e muito menores em Barra Bonita (3,2 µmol/g). Foi observada uma forte correlação entre o potencial redox (EH) e (pS) (0,9930), sugerindo que o par redox Sn2-/S0 controla o potencial redox no trecho anóxido. Os resultados de carbono orgânico indicam um elevado consumo de matéria orgânica nas condições anóxidas. Ácidos húmicos isolados de algumas amostras indicaram uma relação C/H e C/N típica de substâncias húmicas de solo. Com relação à presença de metais pesados, foram encontrados níveis elevados em Pirapora, superiores aos de folhelho médio: (Cu, 167 ppm; Cr, 206 ppm; Pb, 259 ppm; Cd, 7,4 ppm; Zn, 573 ppm; Ni, 130 ppm; Fe, 6,3%; Mn; 167 ppm). Em Barra Bonita os resultados foram semelhantes aos de folhelho médio, não indicando haver contaminação por metais pesados neste ponto. Os resultados percentuais de metais potencialmente biodisponíveis, que indicam contaminação recente, revelaram que Pirapora é uma fonte potencial de contaminação para Cu (73%); Pb(41%); Cd (53%) e Ni (81%). A comparação destes resultados com o método de extração sequencial possibilitam inferir que embora o ambiente seja anóxido e sulfídrico, esses metais estão na forma de complexos lábeis e solúveis, como polissulfetos, contrariando as solubilidades de equilíbrio dadas pelos valores de constantes de solubilidade. As análises granulométricas indicaram a presença de uma elevada fração de silte e argila em Pirapora, sugerindo que o sedimento de Pirapora tem um importante papel na redistribuição dos metais à coluna d\'água. A microscopia eletrônica de varredura sugeriu contaminação nas amostras de Pirapora por metais pesados. O método de extração sequencial indicou que os metais contaminantes estão associados preferencialmente às frações facilmente redutível, moderadamente redutível, e de sulfetos e matéria orgânica. / The aim of this doctor thesis is the study of stability and characterization of depth fluvial sediments samples from a contaminated environment, Tietê River, São Paulo, Brazil. The interval choose was the most contaminated one, between Pirapora and Barra Bonita reservoirs, in a distance of 260 Km. Ten sampling stations were done.The samples were keep at 4°C, in the dark and under nitrogen atmosphere, the stability study, carried out under mensal measurements of EH and pH, in the time of 2 years, indicated that sampling conditions adopted reproduced very simillary the original sampling conditions. The EH values showed that the environment is anoxic. It was develop a realibility and simple methodology to the determination of AVS. The results indicates high levels of AVS in the Pirapora reservoir (450 µmol/g) and so smaller in Barra Bonita reservoir (3,2 µmol/g ). A strong correlation was observed between EH and pS (0,9930), suggests that the redox pair Sn2-/ S0 controls the redox potential in the anoxic zone of the river. The organic carbon indicates a strongly consumption of the organic matter in anoxic conditions. Some samples of isolated humic acids indicated a tipical C/H and C/N ratio founded in soils. As despite to heavy metals contamination, high levels were found in Pirapora reservoir, greather as average shale: (Cu, 167 ppm; Cr, 206 ppm; Pb, 259 ppm; Cd, 7,4 ppm; Zn, 573 ppm; Ni, 130 ppm; Mn; 167 ppm; Fe, 6,3%). In the Barra Bonita reservoir, the levels were simmillary as the average shale, and consequently, do not contaminated. the percentual results of bioavailable potentially metals, that represents recent contamination, indicates that Pirapora reservoir is a hot spot to contamination the water column to Cu (73%); Pb(41 %); Cd (53%) e Ni (81 %). The comparison between this results and sequential extraction methods one, can be inferred that although the environment are anoxic and sulfidic, heavy metals are as solubles labile polysulphide complexes, in oppositioning to solubility of sulfide salts given as solubility constants theoretical values. The grain size analysis indicates a significant silte and clay fractions in Pirapora, suggests that the sediments play an important role in redistribuition of heavy metals to the water column. The scanning electronic microscopy shows a heavy metals contamination in Pirapora sediments. The sequential extraction method indicates that metals contaminants are preferentially distribuited in easily reducible, moderately reducible and sulfidic and organic fractions

Mining areas produce large amounts of waste that are important sources of potentially toxic elements (PTE), such as heavy metals. These PTEs can contaminate the environment and cause serious threats to the ecosystem and human health. The in-situ remediation by the addition of amendments is an efficient alternative for the immobilization of contaminants and for reduction of the risks associated with these pollutants. Phosphate, lime, and organic compounds are the most used amendments for in-situ remediation. We evaluated the effect of rates of amendments in desorption kinetics and speciation of Zn, Cd, and Pb in a soil contaminated by mining activities. The soil was collected in a disabled Zn mining area in the city of Vazante, state of Minas Gerais, Brazil. The contaminated soil was incubated with either phosphate, or calcium carbonate, or biochar, or biosolid. Desorption kinetics was evaluated by the \"stirred-flow\" method that consists of a constant flow with a Mehlich-3 solution. The speciation was performed by X-ray absorption spectroscopy (XAS) and sequential extraction. The analysis with synchrotron radiation X-ray absorption near the edge (XANES) was performed for Pb and Zn. We also performed a mapping by μ-XRF (micro X-ray fluorescence) and in some spots on the map we performed the speciation by μ-XANES for Zn in the soil amended with phosphate. An experiment with columns was carried out with samples from the soil amended with phosphate to evaluate leaching of Zn, Pb, and Cd. The treatment with phosphate affected the species of Zn. However, some Zn species that were formed and can be mobilized most easily. Zn was more easily mobilized in the highest rate of phosphate probably because of the decrease of the pH. The treatments with biosolid, biochar and calcite did not change Zn species. However, in some rates, Zn desorption decreased while Zn contents increased in the recalcitrant fraction. The main species in the unamended soil was Pb-bentonite and anglesite. The soil amended with calcite and pyromorphite decreased the desorption kinetics of Pb and increased the Pb extracted in the residual fraction, and this could be due to formation of pyromorphite. The soil amended with biosolid and biochar increased the Pb extracted in the organic fraction and decreased in the residual fraction. In these treatments part of the species of Pb present on this soil was transformed in Pb-citrate. The addition of biochar and biosolid increased the desorption kinetics of Pb in all rates applied. The treatment with either biochar or biosolid was effective to decrease the Cd desorption. In these organic amendments, the content of Cd associated to organic matter (OM)increased. The treatments with phosphate and calcite also increased the Cd associated to OM extracted in the F3. These inorganic amendments were effective to decrease the desorption kinetics of Cd. / Áreas de mineração produzem grandes quantidades de resíduos que são importantes fontes de elementos potencialmente tóxicos (EPT), tais como os metais pesados. Esses EPTs podem contaminar o meio ambiente e causar sérias ameaças ao ecossistema e à saúde humana. A remediação in-situ pela adição de condicionadores é alternativa eficiente para a imobilização de contaminantes e para redução dos riscos associados a esses poluentes. Fosfato, calcita e compostos orgânicos são os condicionadores mais utilizadas para remediação in-situ. Neste estudo foi avaliado o efeito da aplicação de condicionadores na cinética de dessorção e especiação de Zn, Cd e Pb em um solo contaminado por atividades de mineração. O solo foi coletado em uma área desativada de mineração de Zn, localizada na cidade de Vazante, MG. A solo contaminado foi incubado com fosfato, carbonato de cálcio, biocarvão ou biossólido. A cinética de dessorção foi avaliada pelo método fluxo constante com a solução de Mehlich-3. A especiação foi realizada por espectroscopia de absorção de raios-x (XAS) e extração sequencial, enquanto a análise absorção de raios-x próxima da borda (XANES) foi realizada para Pb e Zn. Também realizamos o mapeamento por μ-XRF (microfluorescência de raios-x) e em alguns pontos no mapa realizamos a especiação por μ-XANES do Zn no solo tratado com fosfato. Foi também conduzido um experimento com colunas para avaliar a lixiviação de Zn, Pb e Cd no solo tratado com fosfato. A adição de fosfato afetou as espécies de Zn. No entanto, algumas espécies de Zn que foram formadas e assim podem ser mobilizadas com mais facilidade. O Zn foi mais facilmente mobilizado na maior taxa de fosfato, provavelmente devido à diminuição do pH. Os tratamentos com biossólido, biocarvão e calcita não alteraram as espécies de Zn. No entanto, em algumas doses, a dessorção de Zn diminuiu, enquanto o teor de Zn aumentou na fração recalcitrante. As principais espécies no solo sem alterações foram a bentonita Pb e a anglesita. O solo corrigido com calcita diminuiu a cinética de dessorção do Pb e aumentou o Pb extraído na fração residual, o que pode ser devido à formação de piromorfita. Os solos tratados com biossólido e com biocarvão aumentaram o teor de Pb associado à matéria orgânica e diminuíram na fração residual. Nestes tratamentos parte das espécies de Pb presentes neste solo foi transformada em Pb ligado a citrato. Essas alterações orgânicas aumentaram substancialmente a cinética de dessorção do Pb em todas as doses adicionadas. Os tratamentos com biocarvão e com biossólido foram efetivos para diminuir a dessorção de Cd. Nestas alterações orgânicas o Cd associado à matéria orgânica aumentou. Os tratamentos com fosfato e calcita também aumentaram o teor de Cd na fração orgânica. Essas alterações inorgânicas também foram eficazes para diminuir a cinética de dessorção do Cd.

Os novos paradigmas no setor agrícola almejam a busca por alternativas de maior equilíbrio à entrada e saída de energia do ecossistema. Há muita discussão quanto a reciclagem de lodo de esgoto (LE) pela aplicação no solo, seja pelos aspectos positivos, como fonte de nutrientes às plantas, em especial o fósforo, e condicionador de solo, ou pelos aspectos negativos, com a presença de metais pesados, compostos orgânicos tóxicos e patógenos. Nesta pesquisa foram realizados dois estudos. No primeiro, em Itatinga-SP, objetivou-se avaliar o efeito residual de lodos de esgoto úmido (LU) e lodo seco (LS), aplicados por ocasião do plantio do eucalipto na 1ª rotação de cultivo, nas doses de 10, 20 e 30 t ha 1, sobre a fertilidade do solo (LVAd), a nutrição mineral, a produtividade e nos teores e acúmulos de metais pesados no solo e nos compartimentos aéreos de plantas de eucalipto, aos 45 meses de idade, durante a 3a rotação de cultivo, cerca de 12 anos do resíduo no solo. No segundo, em Itatinga e Angatuba-SP, objetivou-se avaliar a qualidade do solo quanto aos teores de metais pesados em áreas tratadas com diferentes tipos e doses de LE e cultivadas com plantas de eucalipto, entre 10 a 17 anos do resíduo no solo (LVAd, LVd e RQo). Os LEs foram oriundos de ETEs de Jundiaí-SP, Barueri-SP e São Paulo-SP. Em ambos os estudos, os tratamentos foram: fertilização mineral (FM), controle e doses e tipos de LE. Os delineamentos foram em bloco ao acaso, com 8 tratamentos e 3 repetições, no primeiro, e com 5 tratamentos e 4 repetições. Os resultados do primeiro estudo demonstram que houve efeito residual de LU e LS em relação ao manejo de FM, principalmente, em doses mais altas, no aumento da fertilidade do solo (sobretudo, MO, SB, CTC, P, Ca, S, Cu e Zn), nutrição mineral e estoque de nutrientes (em destaque, P, Ca, Cu e Zn), produção (volume de madeira, biomassa aérea e de folhedo depositado no solo) e os teores de metais pesados (As, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, Pb, Se e Zn) não evidenciaram contaminação do solo e nem toxicidade ao eucalipto. No segundo, houve efeito residual de LE em relação ao manejo de FM nos atributos do solo e nos teores de metais pesados, principalmente, em doses mais altas. Ainda no segundo estudo, de modo geral, houve efeito residual dos LEs no aumento de MO, SB, H+Al, CTC e V% e os teores de As, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, Pb, Se e Zn no solo, em geral, permaneceram abaixo dos valores de prevenção. Todavia, houve relação entre as doses de aplicação do lodo e os teores de metais pesados no solo, ou seja, quanto maior a dose, maiores foram os teores residuais dos metais pesados, sendo tal efeito, mais incrementado nos solos arenosos. Concluiu-se que há efeito residual de LE em relação ao manejo de fertilização mineral com aumento da fertilidade, nutrição, produtividade e os teores de metais pesados não evidenciaram contaminação do solo e nem toxidez no eucalipto / The new paradigms in the agricultural sector aim to search for alternatives with more balance to the input and output of energy in the ecosystem. There is a lot of discussion about the recycling of sewage sludge (SS), for the positive aspects, as a source of plant nutrients, especially phosphorus, and soil conditioner, as well as for the negative aspects, such as the presence of heavy metals, organic toxic compounds and pathogens. Two studies were carried out in this research. In the first, at Itatinga-SP, the objective was to evaluate the residual effect of humid sewage sludge (HS) and dry sludge (DS), both applied to a eucalyptus plantation in the first rotation with the doses of 10, 20, 30 t ha-1, on the soil fertility (LVAd), mineral nutrition, productivity and amount and accumulation of heavy metals in both the soil and aboveground compartments of the eucalyptus, at 45 month age, during the 3rd rotation, with around 12 years of residues in the soil. In the second study, at Itatinga and Angatuba-SP, the objective was to evaluate the quality of the soil regarding to heavy metals contents in areas treated with different types and doses of SS and cultured with eucalyptus trees, with 10-17 years of residues in the soil (LVAd, LVd e RQo). The used SS came from the sewage treatment plant of Jundiaí-SP, Barueri-SP e São Paulo-SP, respectively. In both studies the treatments were; mineral fertilization (MF), control and doses and types of SS. The experimental design was in randomized blocks, with 8 treatments and 3 replicates, in the first, and with 5 treatments and 4 repetitions, in the second. The results from the first study showed that there was residual effect of both HS and DS in comparison with MF, especially in high doses, in the increase of soil fertility (mainly OM, SB, CTC, P, Ca, S, Cu and Zn), mineral nutrition and the stock of nutrients (mainly P, Ca, Cu e Zn), production (wood, aboveground biomass and litterfall) and heavy metal contents (As, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, Pb, Se and Zn) did not showed soil pollution nor toxicity for eucalyptus. In the second study, there was residual effect of SS in comparison with MF when we observed soil properties and heavy metal contents, especially in high doses. Also in the second study, there was a residual effect of SS in the increase of OM, SB, H+Al, CEC and V% e the contents of As, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, Pb, Se and Zn in the soil that, in general, were below the values of prevention. There was also relation between the doses of SS and the contents of soil heavy metals, i.e, the higher the dose, the higher the contents of residual heavy metals. This effect was higher in sandy soils. It was concluded that there was a residual effect of SS in comparison with MF with an increase in soil fertility, nutrition, productivity. Heavy metal contents did not showed soil pollution nor toxicity for eucalyptus

Submitted by Luis Ricardo Andrade da Silva (lrasilva@uefs.br) on 2017-07-13T22:32:30Z No. of bitstreams: 1 METAIS PESADOS EM SEDIMENTOS SUPERFICIAIS E MATERIAL PARTICULADO EM SUSPENS?O NO RIO ITAPICURU-MIRIM EM JACOBINA, BAHIA, ~1.pdf: 4044151 bytes, checksum: 29a8fd8afac2f39d55ea4cf5757ea7c3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-13T22:32:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 METAIS PESADOS EM SEDIMENTOS SUPERFICIAIS E MATERIAL PARTICULADO EM SUSPENS?O NO RIO ITAPICURU-MIRIM EM JACOBINA, BAHIA, ~1.pdf: 4044151 bytes, checksum: 29a8fd8afac2f39d55ea4cf5757ea7c3 (MD5) Previous issue date: 2015-08-31 / Heavy metals or metallic elements have density above 5g/cm2 and atomic number greater than twenty, and several of them can be reasons for concern. The presence of metals in the environment may be related to natural or human factors, such as industrial activity, mining, smelting, agriculture or dump wastewater. Typically, the metals present adsorbed to sediment or particulate material, preferably fine-grained, and its availability is determined by physicochemical aspects, complexation with organic matter and association with other metals. The Jacobina city is known historically for gold reserves, which since the seventeenth century has caused changes in the landscape. The Itapicuru-Mirim, a tributary of Itapicuru, crosses the urban area of Jacobina receiving domestic and industrial effluents without treatment. The objective of this study was to determine the concentrations of heavy metals As, Al, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Ni, Pb and Zn in the upper basin of Itapicuru-Mirim River in surface sediments and particulate matter suspension, as well as geoaccumulation index. Were determined five sampling points, which occur on a quarterly basis, from November 2013 to November 2014. After collecting the sediment carried by drying, sieving, particle size analysis by laser diffraction, analysis of the total organic matter by the method of ignition, pseudototal digestion for As and Hg elements, the total digestion and pseudototal for the other elements. Water samples were collected with plastic bottles previously washed and packed in coolers for transport to the laboratory. Filtration was carried out and determination of the particulate mass in triplicate. The metal determination was performed by ICP-AES for As, Hg mercury analyzer for ICP-OES and for other metals. For risk assessment biota was used as reference for sediment TEL guide values and PEL determined by the Canadian Council of Ministers of the Environmental. The results revealed that the superficial sediment elements Cu, Hg and Zn were above TEL and Cr, Ni and Pb were above the PEL. The Igeo pointed pollution level 3 to Pb at the closest point of the open pit, level 2 to Cr, and level 1 to Hg and Zn. The particulate matter most metals showed the highest concentrations in samples taken in the dry season, however, was in the rainy season there was greater flow of metals due to the increase of the concentration of particulate matter in the water. / Metais pesados ou elementos met?licos possuem massa espec?fica acima de 5g/cm2 e n?mero at?mico maior que vinte, sendo que v?rios deles podem ser motivos de preocupa??es. A presen?a de metais no ambiente pode estar relacionada a fatores naturais ou antr?picos, como atividade industrial, minera??o, fundi??o, agricultura ou despejo de esgotos dom?sticos. Normalmente, os metais se apresentam adsorvidos a sedimentos ou material particulado, preferencialmente de granulometria fina, e sua disponibiliza??o ? determinada por aspectos f?sico-qu?micos, complexa??o com mat?ria org?nica e associa??o a outros metais. O munic?pio de Jacobina ? conhecido historicamente pelas reservas de ouro, que desde o s?culo XVII tem provocado modifica??es na paisagem. O rio Itapicuru-Mirim, um afluente do rio Itapicuru, cruza a zona urbana de Jacobina recebendo efluentes dom?sticos e industriais sem tratamento pr?vio. O objetivo deste trabalho foi determinar as concentra??es dos metais pesados As, Al, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Ni, Pb e Zn na bacia superior do rio Itapicuru- Mirim, em sedimentos superficiais e material particulado em suspens?o, bem assim como o ?ndice de Geoacumula??o. Foram determinados cinco pontos de coleta, as quais ocorrer de forma trimestral, entre novembro de 2013 a novembro de 2014. Ap?s a coleta dos sedimentos, procedeu-se a secagem, peneiramento, an?lise de granulometria por difra??o a laser, an?lise de mat?ria org?nica total pelo m?todo da igni??o, digest?o pseudototal para os elementos As e Hg, digest?o total e pseudototal para os demais elementos. As amostras de ?gua foram coletadas com garrafas pl?sticas previamente lavadas e acondicionadas em caixas t?rmicas para o transporte ao laborat?rio. Realizou-se a filtra??o e determina??o da massa do particulado, em triplicatas. A determina??o de metais foi realizada atrav?s de ICP-AES para As, analisador de merc?rio para Hg e ICP-OES para os demais metais. Para avalia??o de riscos ? biota usou-se como refer?ncia para os sedimentos os valores guia TEL e PEL determinados pelo Canadian Council of Ministers of the Environmental. Os resultados revelaram que nos sedimentos superficiais os elementos Cu, Hg e Zn estiveram acima de TEL e Cr, Ni e Pb estiveram acima de PEL. O Igeo apontou polui??o n?vel 3 para o Pb no ponto mais pr?ximo da mina a c?u aberto, n?vel 2 para o Cr, e n?vel 1 para Hg e Zn. No material particulado, a maioria dos metais apresentaram as maiores concentra??es nas coletas realizadas no per?odo seco, entretanto, foi no per?odo chuvoso que houve maior fluxo de metais por conta do aumento da concentra??o de material particulado na ?gua.

Submitted by admin tede (tede@pucgoias.edu.br) on 2016-08-18T12:39:47Z No. of bitstreams: 1 PAULO RAFAEL FENELON ABRAO.pdf: 1496695 bytes, checksum: 063bc186f5a524ffbd97a1a16a24d116 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-18T12:39:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PAULO RAFAEL FENELON ABRAO.pdf: 1496695 bytes, checksum: 063bc186f5a524ffbd97a1a16a24d116 (MD5) Previous issue date: 2009-08-03 / Through the case study of the CDM process conducted in 2008 by the company Jalles Machado Inc, the sugarcane industry, this paper contributes to the chemical analysis of the ash from burning (bagasse) from sugar cane, to generate energy, with the scope of verifying the presence of heavy metals, as this ash is administered mostly in soils, such as fertilizer. To perform the analysis were assembled in triplicate columns of polypropylene filled with sample Rhodic, Oxisol and mixing, and Typic Grey, which underwent 4 rainy episodes. Later analysis of statistics collected percolating solution were performed using the SAS statistical program. With respect to the water flow, it was found that the flows were higher for the sample mixture as compared to the other treatments. It was also found that the variation of metal concentrations was not significant for soil (control), indicating that the application of 4 rainy episodes did not affect the content of the analyzed metals; there is a significant increase in concentrations of Manganese (Mn), Copper (Cu), Chromium (Cr) and Potassium (K) in the soil after application of gray and mix. Thus, the use of incineration residue of sugarcane bagasse in agriculture can lead to increased levels of some micronutrients in the soil, they can reach toxic levels and become sources of contamination. Another factor of great relevance of the CDM, as can be seen in the case study company Jalles Machado S / A, is advancing the development of new energy matrices and to obtain carbon credits, the company burns through modern boilers bagasse from sugar cane processed, and produces energy for own consumption and sale to the local power company. With this study, it appears that Brazil has a prominent place in the number of CDM projects in development, and that the state of Goiás is responsible for 6% (six percent) of the total number of national projects. The aim is thus to the development of the subject, encourage new CDM projects, contributing to the regional development of the state of Goiás and across the country. / Através de estudo de caso concreto do processo de MDL realizado no ano de 2008 pela empresa Jalles Machado S/, do setor canavieiro, o presente trabalho contribui com a análise química da cinza proveniente da queima do bagaço da canade- açúcar, para geração de energia, com o escopo da verificação da presença de metais pesados, visto que esta cinza é administrada em sua grande maioria nos solos, como forma de adubo. Para realização da análise foram montadas, em triplicatas, colunas de polipropileno preenchidas com amostra de Latossolo Vermelho, Latossolo Vermelho e mistura, e Latossolo Vermelho e Cinza, as quais foram submetidas a 4 episódios chuvosos. Posteriormente foram realizadas analises estatísticas da solução percolante coletada utilizando-se o programa estatístico SAS. Com relação ao fluxo de água, verificou-se que os fluxos foram maiores para a amostra com mistura, quando comparado com os outros tratamentos. Verificou-se ainda, que a variação das concentrações de metais não foi significativa para o solo (controle), indicando que a aplicação dos 4 episódios chuvosos não interferiu no teor dos metais analisados; havendo o aumento significativo das concentrações de Manganês (Mn), Cobre (Cu), Cromo (Cr) e Potássio (K) no solo após aplicação da cinza e mistura. Desta forma, a utilização do resíduo de incineração do bagaço de cana na lavoura pode levar ao aumento dos teores de alguns micronutrientes no solo, podendo estes atingirem níveis tóxicos e se tornarem fontes de contaminação. Outro fator de grande relevância do MDL, como pode ser observado no estudo de caso da empresa Jalles Machado S/A, é o avanço do desenvolvimento de novas matrizes energéticas, sendo que, para a obtenção dos créditos de carbono, a empresa queima através de modernas caldeiras o bagaço da cana-de-açúcar processada, e produz energia para o consumo próprio e comercialização com a empresa de energia local. Com o presente trabalho, constata-se que o Brasil possui um lugar de destaque no número de projetos de MDL em desenvolvimento, e que o estado de Goiás é responsável por 6% (seis por cento) do número total de projetos nacionais. Busca-se assim, com o desenvolvimento do tema abordado, incentivar novos projetos de MDL, contribuindo com o desenvolvimento regional do estado de Goiás e de todo o país.

O presente trabalho determinou a concentração dos metais zinco, manganês, cádmio, chumbo, níquel, cobre e cromo no efluente e solo de quatro colunas de latossolo indeformadas. Duas colunas foram contaminadas por pilhas do tipo zinco-carbono e duas colunas foram utilizadas como referência, além de pilhas isoladas, foram todas lixiviadas por uma solução \"água de chuva\" (HNO3 + H2SO4, pH 4,0). Os metais no efluente e no solo foram determinados pela técnica de ICP-OES. A avaliação do efluente e do solo das colunas contaminadas pelas pilhas mostrou um incremento das concentrações dos metais, principalmente de zinco, manganês e chumbo. A sequência das massas acumuladas dos metais no efluente e no solo da coluna contaminada apresentaram uma sequência semelhante a da lixiviação isolada da pilha (Zn > Mn > Pb > Cr > Cu > Ni > Cd), confirmando a influência da pilha nas concentrações dos metais no efluente e solo das colunas. Observou-se também que a contaminação de Zn e Mn tende a migrar da camada superior da coluna de solo para as camadas inferiores. O estudo mostrou que as pilhas podem causar uma contaminação significativa do solo para os metais Zn, Mn e Pb e possivelmente também para Cd. Esta contaminação do solo poderia vir a causar uma contaminação da água subterrânea para os metais Zn, Mn e Pb, dependo das características do perfil do solo. / The aim of the present study was to determine the concentration of Zn, Mn, Pb, Cd, Cu, Cr, and Ni in an oxisol column contaminated with zinc-carbon batteries. Two control and two contaminated columns, and batteries alone were leached for a periods of six months and one year with aqueous solution of HNO3 and H2SO4 (1:1, pH 4,0) to simulate rainwater. The metal concentrations in effluent and soil were measured by means of ICP-OES technique. Results from the contaminated column showed enhanced concentrations in both effluent and soil (mainly zinc, manganese and lead). In addition, the total amount of metals in effluent and soil showed similar sequence order as observed for batteries alone (Zn > Mn > Pb > Cr > Cu > Ni > Cd) indicating that batteries can be considered the main source of contamination. We also observed migration of Zn and Mn from the top to the lower layers of the soil columns. The study gives further evidence that batteries can significantly contaminate the soil with metals like Zn, Mn and Pb, and maybe Cd too. This soil contamination combined with the enhanced concentrations found in the effluent can point out a probable groundwater contamination.

Tomato (Solanum lycopersicum L.) consumption has increased every year due to the fruit attractiveness, several utilizations, and beneficial effects for human health. However, tomato fruits can accumulate a Cd concentration that exceeds the safety threshold for human consumption of vegetables, even when plants are grown in soil with acceptable Cd level. Cd is a non-essential, hazardous element to biological systems, triggering several diseases in humans. In plants, Cd disturbs the antioxidant machinery, changes the nutritional status, and impairs the photoassimilate production and/or partitioning, hence reducing fruit yield and quality. However, distinct tomato accessions can present contrasting tolerance degree to Cd toxicity, as detected by our group in previous studies. The use of these accessions is a powerful approach to identify strategies employed by plants to cope with Cdinduced challenges, and the acknowledgement of such strategies can be potentially used in breeding and biotechnological programs to improve fruit yield and quality in crops that were cultivated in contaminated fields. The set of studies that compose the present thesis aimed (i) to identify the main mechanisms for the contrasting tolerance degree to Cd-induced toxicity in tomato accessions after short and long-term Cd exposure; (ii) to evaluate the relationship among tolerance degree and fruits attributes in plants that were grown in Cd-containing soil, and (iii) to determine the transgenerational effects of Cd-induced stress. In the first experiment, nine tomato accessions with a varied tolerance degree, which was based on biomass accumulation, to Cd exposure were grown in hydroponic solution containing CdCl2 35 μM for 6 days. Avoidance of high Mg concentration in roots was identified as a plant strategy to mitigate Cd toxicity by preventing formation of root hairs. Regarding the mode of action of Cd toxicity, Mn excess in leaves, in addition to the high Cd concentration per se, seems to be coupled to leaf damages that are enhanced by the increased Zn and B concentrations in the photosynthetic tissues. In the second experiment, tolerant (Yoshimatsu) and sensitive (Tropic Two Orders) genotypes were grown in Cd-containing soil, in order to evaluated production parameters. After plant exposure to Cd, the tolerant genotype presented an increased fruit diameter, height and weight, when compared to the control plants. In both cultivars, Cd concentration varied according to the following descending order: roots = leaf blade > (floral receptacle, peduncle and sepals) > stem = fruit peel = fruit pulp. Moreover, data suggested that floral receptacle and its related-structures acted as a barrier to the Cd transportation to the fruits, but it was not enough to avoid Cd reaching the fruits. Furthermore, Cd exposure provoked remarkable reductions in the Mg concentration in roots of sensitive and tolerant genotypes, revealing that both tomato cultivars are able to employ this mechanism for plant acclimation to long-term Cd exposure. Considering such information, it is possible that, under the short-term Cd exposure, tolerant accessions activate this mechanism either early or faster than sensitive genotypes. In addition, positive transgenerational effects on seed germination and vigor of the tolerant genotype were triggered by the plant-mother cultivation in Cd-containing media, despite of the increased chromosomal abnormality. This work reported new insights about the effects of Cd exposure on tomato development, tolerance mechanisms, fruit quality and yield of tomato, as well as Cd distribution in the plants. / O consumo de tomate (Solanum lycopersicum L.) tem aumentado a cada ano devido a atratividade dos frutos, suas diversas utilizações e efeitos benéficos para a saúde humana. No entanto, os frutos de tomate podem acumular uma concentração de cádmio (Cd) que excede o limiar de segurança para o consumo humano, mesmo quando as plantas são cultivadas em solo com níveis aceitáveis de Cd. Cádmio e um elemento não-essencial, extremamente perigoso para os sistemas biológicos, desencadeando varias doenças em seres humanos. Nas plantas, o Cd perturba a maquinaria antioxidante, altera o estado nutricional e prejudica a produção e /ou o particionamento de fotoassimilados, frequentemente reduzindo a produtividade e qualidade de frutos. No entanto, diferentes acessos de tomateiros podem apresentar contrastantes graus de tolerância a toxicidade gerada pela exposição ao Cd, como detectado em estudos anteriores de nosso grupo. O uso desses acessos e uma abordagem poderosa para identificar as estratégias empregadas pelas plantas para lidar com os desafios induzidos pelo Cd; e o conhecimento de tais estratégias pode ser potencialmente utilizado em programas biotecnológicos e de melhoramento genético. Deste modo, o conjunto de estudos que compõem a presente tese objetivou (i) identificar os principais mecanismos que suportam o grau de tolerância contrastante a toxicidade induzida por Cd em acessos de tomate após exposição a curto e longo prazos a este metal pesado; (ii) avaliar a relação entre o grau de tolerância e os atributos físico-químico de frutos oriundos de tomateiros cultivados em solo contendo Cd, e (iii) determinar os efeitos transgeracionais do estresse induzido por Cd. No primeiro experimento, nove acessos de tomateiro com graus variados de tolerância a exposição ao Cd, baseado na acumulação de biomassa, foram cultivados em solução hidropônica contendo 35 μM de CdCl2 durante 6 dias. O impedimento de elevada concentração de magnésio (Mg) em raízes foi identificado como possível estratégia da planta para mitigar a toxicidade de Cd, por meio da evitação da formação de pelos radiculares. Em relação ao modo de ação da toxicidade induzida por Cd, o excesso de Mn, em adição a elevada concentração de Cd, parece estar acoplado aos danos foliares que são acentuados ainda mais pelas altas concentrações de zinco (Zn) e boro (B) nos tecidos fotossintéticos de plantas sob exposição ao Cd. No segundo experimento, os genótipos tolerantes (Yoshimatsu) e sensíveis (Tropic Two Orders) foram cultivados em solo contendo Cd, a fim de avaliar os parâmetros de produção. O genótipo tolerante apresentou frutos com maior diâmetro, altura e peso após o cultivo em solo contendo Cd, quando comparado as plantas controle. Em ambas as cultivares, a concentração de Cd variou de acordo com a seguinte ordem descendente: raízes = folíolos> (receptáculo floral, pedúnculo e sépalas) > caule = casca de fruta = polpa de fruta. Alem disso, dados sugerem que o receptáculo floral e suas estruturas atuaram como uma barreira ao transporte de Cd para os frutos, entretanto, ela não foi suficiente para evitar que o Cd atingisse os frutos. Em adição, a exposição ao Cd provocou notáveis reduções na concentração de Mg nas raízes de genótipos sensíveis e tolerantes, revelando que a aclimatação das plantas depende do baixo status de Mg em tecidos radiculares. Desde que ambas as cultivares são capazes de empregar este mecanismo, os dados sugerem que, durante a exposição a curto prazo ao Cd, acessos tolerantes são capazes de ativa-lo ou mais cedo ou mais rápido do que acessos sensíveis. Ademais, efeitos transgeracionais positivos na germinação e vigor das sementes do genótipo tolerante foram desencadeados pelo cultivo planta-mãe em solo com Cd, apesar do aumento de anormalidades cromossômicas. Este trabalho reportou novos conhecimentos sobre os efeitos da exposição ao Cd sobre o desenvolvimento do tomateiro, mecanismos de tolerância, qualidade e rendimento de frutos, bem como a distribuição de Cd dentro da planta.

Arthrospira (Spirulina) platensis, cianobactéria fotoautotrófica, é importante comercialmente devido ao seu valor nutricional (elevado teor de proteínas, lipídios, vitaminas e minerais), além da presença do ácido graxo γ-linolênico e pigmentos, os quais agregam valor a esta biomassa. Este micro-organismo foi cultivado em fotobiorreator tubular, e os seguintes parâmetros foram avaliados: aplicação de diferentes sistemas de circulação de células, intensidades luminosas, adição simultânea de diferentes proporções de sulfato de amônio e nitrato de sódio como fontes de nitrogênio, adição de dióxido de carbono proveniente de fermentação alcoólica e, finalmente, a aplicação desta biomassa para remoção de metais pesados. Para a avaliação do sistema de circulação de células e da intensidade luminosa foram utilizadas as variáveis dependentes: concentração celular máxima (Xm), produtividade em células (Px), fator de conversão de nitrogênio em células (YX/N), eficiência fotossintética (EF) e teores de proteínas e lipídios da biomassa. Os protocolos de alimentação de nitrogênio e o uso de CO2 proveniente de cilindro ou de fermentação alcoólica foram avaliados com uso das mesmas variáveis já citadas, exceto EF; e, para remoção de Ni2+, Zn2+ e Pb2+ em solução aquosa foram estudados o tempo de adsorção e a influência da concentração inicial de metal em solução; com posterior cálculo da eficiência e capacidade de adsorção, e apresentação de modelos cinéticos e isotermas de equilíbrio. A melhor combinação de resultados em valores médios (Xm = 4055 mg L-1, Px = 406 mg L-1 d-1, YX/N = 5,07 mg mg-1, lipídios totais = 8,94%, proteínas totais = 30,3%, EF = 2,04%) foi obtida nos cultivos realizados com intensidade luminosa = 120 µ mol fótons m-2 s-1. O tipo de sistema de circulação de células utilizado não influenciou estatisticamente quase nenhuma das respostas estudadas e isto indica a possibilidade de substituição do sistema tradicional airlift pelos outros testados neste trabalho. A mistura da menor quantidade de nitrato em relação à de amônio (protocolo I) resultou na melhor combinação de resultados das variáveis dependentes analisadas(Xm = 4,543 g L-1; Px = 0,460 g L-1 d-1; YX/N = 15,6 g g-1; lipídios totais = 8,39% e proteínas totais = 18,7 %). O tipo da fonte de CO2 não exerceu nenhuma influência estatística no crescimento de A. platensis, o que indica a possibilidade do uso do resíduo (CO2) proveniente de fermentação alcoólica nos cultivos desta cianobactéria. A adsorção dos metais pela biomassa seca de A. platensis reduziu à medida que houve aumento da concentração inicial de metal, e a maior eficiência de adsorção foi para o metal Pb2+ (78%). Chlorella quando comparada à Arthrospira foi considerada melhor adsorvente, devido ao maior valor de eficiência de remoção (86,5%). O modelo, cinético de Ho e Mckay e os modelos de equilíbrio de Langmuir e Freundlich se adequaram bem ao processo de adsorção desta célula. / Arthrospira (Spirulina) platensis, photoautotrophic cyanobacterium, is commercially important due its high nutritional value (high content of proteins, lipids, vitamins, and minerals), besides of the presence of γ-linolenic fatty acids and pigments, which add value to this biomass. This microorganism was cultivated in tubular photobioreactor and the following parameters were evaluated: application of different cell circulation systems, light intensities, different protocols of simultaneous ammonium sulfate and sodium nitrate feeding, addition of CO2 from ethanol fermentation and, finally, the application of this biomass to the heavy metal removal. The dependent variables [maximum cell concentration (Xm), cell productivity (Px), nitrogen-to-cell conversion factor (YX/N), photosynthetic efficiency (EF) and proteins and lipids contents] were used to evaluate the influence of cell circulation systems and the light intensities. The nitrogen feeding protocols and the use of CO2 from cylinder or ethanol fermentation were evaluated using the same parameters aforementioned, except EF; and to analyze Ni2+, Zn2+ and Pb2+ removal, the adsorption time and the influence of initial metal concentration were evaluated with subsequent calculation of the efficiency and capacity adsorption. The kinetic models and equilibrium isotherms were also presented. The best combination of responses\' mean values (Xm = 4055 mg L-1, Px = 406 mg L-1 d-1, YX/N = 5.07 mg mg-1, total lipids = 8.94%, total proteins = 30.3%, EF = 2.04%) was obtained at light intensity = 120 µ mol photons m-2 s-1. The cell circulation system did not exert statistical significant influence on almost all the responses, which suggests that the traditional airlift system could successfully be substituted by the others tested in this work. The mixture of the lower amount of nitrate in relation to ammonium (protocol I) (Xm = 4,543 g L-1; Px = 0,460 g L-1 d-1; YX/N = 15,6 g g-1; total lipids = 8,39% and total proteins = 18,7 %) resulted in the best combination of responses\' mean values. The kind of CO2 source did not exerted any statistical influence on A. platensis growth, which suggests the possibility of using the ethanol fermentation residue (CO2) in the cyanobacterium cultivation. The metal adsorption by A. platensis biomass reduced with increasing initial metal concentration and the adsorption efficiency was higher for metal Pb2+ (78%). Chlorella was considered a better biosorbent when compared to Arthrospira because of the higher values of removal efficiency (86.5%). The kinetic (Ho and McKay) and equilibrium (Langmuir and Freundlich) models are well suited to the adsorption process of this cell.