Submitted by Caroline Falcao (caroline.rfalcao@ufpe.br) on 2017-05-18T18:29:12Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE Gilson Alves do Nascimento Filho CD.pdf: 4155194 bytes, checksum: a5f33707c6acbbd6dd1ed761d0fbc50b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-18T18:29:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE Gilson Alves do Nascimento Filho CD.pdf: 4155194 bytes, checksum: a5f33707c6acbbd6dd1ed761d0fbc50b (MD5) Previous issue date: 2014 / O aumento das atividades antrópicas que acontece nas regiões costeiras vem intensificando os processos de eutrofização, em conseqüência dos resíduos lançados. Isto demanda o uso de ferramentas para avaliar o estado trófico de águas estuarino- costeiras, entre estas, o uso de índices de estado trófico vem ganhando importância na avaliação do grau de influência antrópica eutrofizando e impactando os ambientes estuarinos e costeiros. O uso de ferramentas para avaliação do estado de eutrofização são muito importantes na avaliação do grau de influência antrópica. No presente trabalho foram utilizadas ferramentas (modelo ASSETS e índice TRIX) para avaliar o estado de eutrofização dos estuários dos rios: Massangana, Capibaribe, Jaboatão e Carrapicho, além de implementar o índice TRIX, o adaptando às regiões tropicais submetidas a impactos causados, principalmente pela descarga de nutrientes (TRIXM). Foi visto que os estados de eutrofização destes estuários variaram bastante. Utilizando o ASSETS qualificando os estuários dos rios Massangana e Capibaribe com os estados de eutrofização moderado e ruim, respectivamente. O nível de eutrofização analisado de acordo com o TRIX e o modificado para regiões tropicais demonstrou graus diferentes entre os estuários, onde no estuário do rio Massangana os valores do TRIX mostraram uma tendência de aumento à medida que se penetra no estuário indo de 2,26 na preamar, demonstrando um nível de estado trófico médio e uma boa qualidade da água, a 6,43 na baixa-mar, mostrando uma eutrofização muito alta e uma baixa qualidade da água. No estuário do rio Capibaribe 93% das análises utilizando o TRIX e 100% utilizando o TRIXM demonstraram um estado da qualidade da água baixo e elevado nível de eutrofização. O estuário do rio Jaboatão se apresentou de maneira similar ao Capibaribe, com níveis de eutrofização um pouco mais baixos de acordo com o TRIX e o TRIXM. Enquanto o estuário do rio Carrapicho apresentou menores níveis de eutrofização analisados pelo TRIX e TRIXM. Além da avaliação dos níveis de eutrofização foi realizada uma associação entre esses níveis e as frações do nitrogênio inorgânico dissolvido- NID-(Nitrito [NO2], Nitrato [NO3] e nitrogênio amoniacal [NH3+NH4]) nos ambientes estuarinos do Carrapicho, Capibaribe e Jaboatão e apesar da carga do NID ser diferente entre os estuários foi constatado que quanto maior a contribuição do NH3+NH4, maior o nível de eutrofização do ambiente. Sendo visível e comprovado que os aportes continentais estão acelerando os processos de eutrofização nestes ambientes. Estas informações servirão de subsídios para programas que melhorem as condições ambientais destes estuários. / The increase of anthropogenic activities that occurs in coastal regions has intensified the processes of eutrophication as a result of released residues. This requires the use of tools to evaluate the trophic status of estuarine-coastal waters, among these, the use of indices of trophic state been gaining importance in assessing the level of anthropogenic influence polluting and impacting estuarine and coastal environments. The use of tools to evaluating the state of eutrophication are very important in assessing the degree of anthropogenic influence. In the present work tools were used (model ASSETS and TRIX index) to evaluate the state of eutrophication of the estuaries of the rivers: Massangana, Capibaribe Jaboatão and Carrapicho, addition to implementing the TRIX index, adapted to tropical regions submitted to impacts, primarily by discharge of nutrients (TRIXM). It was seen that the states of these estuaries eutrophication varied significantly. Using the model ASSETS to qualifying the estuaries of the rivers Capibaribe and Massangana, with the moderate and bad states of eutrophication, respectively. The level of eutrophication analyzed according to the TRIX and its modification for tropical regions demonstrated different degrees between the estuaries, where the estuary of the river Massangana TRIX values showed an increasing trend as it enters the estuary going from 2.26 at high tide, showing a medium level of trophic status and good water quality, to 6.43 at low tide, showing a very high eutrophication and poor water quality. On the estuary of river Capibaribe 93% of the analyzes using the TRIX and 100% using the TRIXM demonstrated a water quality state low and high level of eutrophication. The estuary of Jaboatão river showed similarity with Capibaribe, with levels slightly lower of eutrophication in accordance with TRIX and TRIXM. As long as the estuary of the river Carrapicho presented lower levels of eutrophication when analyzed by TRIX and TRIXM. Besides the assessment of eutrophication an association was made between those levels and fractions of dissolved inorganic nitrogen-NID-(Nitrite [NO2], nitrate [NO3] and ammonia [NH3 + NH4]) in estuarine environments of the rivers Carrapicho, Capibaribe and Jaboatão and despite the load of the NID be different between estuaries was found that the greater the contribution of NH3 + NH4, the higher the level of eutrophication of the environment. Being visible and proven that continental inputs are accelerating eutrophication processes in these environments. This information will serve as subsidies for programs that will improve environmental conditions in these estuaries.

A presente proposta de estudo refere-se à identificação de modelo linear empírico para processo de transferência de oxigênio das bolhas de ar para o meio líquido, simulação para testes de controle e implementação de uma estratégia de controle em escala laboratorial em tempo real. Os ensaios de controle foram na unidade experimental (canal aberto) existente no laboratório de hidráulica ambiental o qual foi adaptado para aeração com sensores, atuadores, microcomputador, interface AD/DA. Foi testado o algoritmo de controle do tipo convencional PID (Proportional Integral Derivative control). Com os resultados obtidos da perturbação degrau na variável de entrada (alimentação do ar) foi possível identificar o sistema como um modelo de primeira ordem, suficiente para os propósitos de controle. Baseado na identificação, foi ajustado um controlador PID para implementação experimental. A principal contribuição desta pesquisa consistiu no emprego de uma estratégia de controle adequada na prática, ao processo de aeração. / The current study refers to the identification of an empirical linear model for the oxygen transfer process from air bubbles to liquid, control tests simulation and implementation of a control strategy at real time in laboratory scale. The control tests were carried out at the experimental unit (open channel) located at the environmental hydraulic laboratory which was adapted to aeration process with sensors, actuators, microcomputer, AD/DA interface. The classic PID (Proportional Integral Derivative control) algorithm was tested. With results from step response of input variable (air feeding) it was possible to identify the system as a first order model, enough for the control purposes. Based on the identification, a PID controller was adjusted for the experimental implementation. The main contribution of this work consisted of the employment of an appropriate control strategy to the aeration process in practice.

Este trabalho visou o desenvolvimento de sensores de oxigênio dissolvido (OD) utilizando tecnologias de filmes espessos, possibilitando baixo custo de produção, mantendo porém a durabilidade e precisão necessárias para o emprego no monitoramento de águas mananciais. Tal desenvolvimento também incluiu o desenvolvimento de circuitos eletrônicos próprios para o funcionamento completo e autônomo dos sensores. Aplicando-se o princípio de funcionamento do sensor eletroquímico de oxigênio dissolvido baseado na célula de Clark(1956), desenvolveu-se inicialmente esta célula confeccionada em PVC com dimensões tradicionais e, posteriormente, utilizou-se a tecnologia LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics) como substrato do sensor em uma microconfiguração planar. Essa inovação permitiu estudar as facilidades de construção com este substrato, várias composições para o eletrólito, espessura das membranas em FEP e PDMS, e o uso das técnicas de medidas tais como polarização contínua, polarização pulsada e voltametria cíclica. Os sensores desenvolvidos foram estudados em condições de monitoramento contínuo e chegaram a alcançar 4 meses de durabilidade utilizando membrana de FEP com deriva de 0,14 % hora-1. Verificou-se através dos ensaios que a configuração da célula eletroquímica de 3 eletrodos estende a durabilidade dos microsensores, pois esta configuração atenua a redução da prata sobre o catodo. Devido a recente regulamentação da detecção óptica do OD pela ASTM, inclui-se neste trabalho o princípio da técnica de medição através da detecção da luminescência. Apresenta-se a implementação de um sistema óptico de detecção utilizando LEDs de alto brilho como fonte de excitação e fotodiodo com filtro de cor embutido para a detecção da intensidade luminescente de um complexo de rutênio (Ru(dpp)) imobilizado em filme sol-gel e em silicone PDMS. O sensor óptico imobilizado em filme sol-gel operando em modo contínuo apresentou a menor deriva (0,03 % hora-1) dentre os microssensores ópticos construídos. A adição de uma fina camada de silicone preto sobre a imobilização sol-gel proporcionou maior durabilidade e imunidade do filme à variação de salinidade da amostra sem prejudicar o tempo de resposta do sensor. / This work aims the development of a dissolved oxygen (DO) sensor using thick film technology, which has low cost of production and keeps sensors durability and precision acceptable for their use in the monitoring of water sources. This development also includes the complete electronic circuits for autonomous monitoring. Using the principles of oxygen electrochemical sensors based on Clark´s cell, this cell is initially built in PVC with traditional dimensions and aftwords build in LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics) technology as a substrate for the sensor in a microplanar configuration. This innovation allowed the study of constructive aspects, especially by changing substrate configuration, compositions for the electrolyte, thickness of the FEP or PDMS membrane, and the use of diverse electronic measurement techniques such as continuous polarization, pulsed polarization and cyclic voltammetry. Sensors submitted to continuous monitoring could reach 4 months of duration, using FEP membrane, drifting 0.14 % h-1. A 3 electrodes electrochemical cell configuration can extend the sensor´s life, presenting a low drift for both sensors types, because this new configuration attenuates the reduction of the silver over the cathode. Due to recent regulation of the optical detection of OD by ASTM, this work includes the measurement of DO through the detection of luminescent patterns. Such a system was developed by using high brightness LED´s as excitement sources and special photodiodes embedded with color filters as luminescence intensity detectors . The ruthenium complex (Ru(dpp)) immobilized in a sol-gel film and in PDMS was used as oxygen-sensitive material. The optical sensor immobilized in sol-gel film operating in continuous mode presented the lowest drift (0.03 % h-1) of all built sensors. The addition of a thin layer of black silicone over the sol-gel immobilization provided a greater durability and the immunity of the film and to sample salinity variation, without prejudice to the sensor response time.

Este trabalho visou o desenvolvimento de sensores de oxigênio dissolvido (OD) utilizando tecnologias de filmes espessos, possibilitando baixo custo de produção, mantendo porém a durabilidade e precisão necessárias para o emprego no monitoramento de águas mananciais. Tal desenvolvimento também incluiu o desenvolvimento de circuitos eletrônicos próprios para o funcionamento completo e autônomo dos sensores. Aplicando-se o princípio de funcionamento do sensor eletroquímico de oxigênio dissolvido baseado na célula de Clark(1956), desenvolveu-se inicialmente esta célula confeccionada em PVC com dimensões tradicionais e, posteriormente, utilizou-se a tecnologia LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics) como substrato do sensor em uma microconfiguração planar. Essa inovação permitiu estudar as facilidades de construção com este substrato, várias composições para o eletrólito, espessura das membranas em FEP e PDMS, e o uso das técnicas de medidas tais como polarização contínua, polarização pulsada e voltametria cíclica. Os sensores desenvolvidos foram estudados em condições de monitoramento contínuo e chegaram a alcançar 4 meses de durabilidade utilizando membrana de FEP com deriva de 0,14 % hora-1. Verificou-se através dos ensaios que a configuração da célula eletroquímica de 3 eletrodos estende a durabilidade dos microsensores, pois esta configuração atenua a redução da prata sobre o catodo. Devido a recente regulamentação da detecção óptica do OD pela ASTM, inclui-se neste trabalho o princípio da técnica de medição através da detecção da luminescência. Apresenta-se a implementação de um sistema óptico de detecção utilizando LEDs de alto brilho como fonte de excitação e fotodiodo com filtro de cor embutido para a detecção da intensidade luminescente de um complexo de rutênio (Ru(dpp)) imobilizado em filme sol-gel e em silicone PDMS. O sensor óptico imobilizado em filme sol-gel operando em modo contínuo apresentou a menor deriva (0,03 % hora-1) dentre os microssensores ópticos construídos. A adição de uma fina camada de silicone preto sobre a imobilização sol-gel proporcionou maior durabilidade e imunidade do filme à variação de salinidade da amostra sem prejudicar o tempo de resposta do sensor. / This work aims the development of a dissolved oxygen (DO) sensor using thick film technology, which has low cost of production and keeps sensors durability and precision acceptable for their use in the monitoring of water sources. This development also includes the complete electronic circuits for autonomous monitoring. Using the principles of oxygen electrochemical sensors based on Clark´s cell, this cell is initially built in PVC with traditional dimensions and aftwords build in LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics) technology as a substrate for the sensor in a microplanar configuration. This innovation allowed the study of constructive aspects, especially by changing substrate configuration, compositions for the electrolyte, thickness of the FEP or PDMS membrane, and the use of diverse electronic measurement techniques such as continuous polarization, pulsed polarization and cyclic voltammetry. Sensors submitted to continuous monitoring could reach 4 months of duration, using FEP membrane, drifting 0.14 % h-1. A 3 electrodes electrochemical cell configuration can extend the sensor´s life, presenting a low drift for both sensors types, because this new configuration attenuates the reduction of the silver over the cathode. Due to recent regulation of the optical detection of OD by ASTM, this work includes the measurement of DO through the detection of luminescent patterns. Such a system was developed by using high brightness LED´s as excitement sources and special photodiodes embedded with color filters as luminescence intensity detectors . The ruthenium complex (Ru(dpp)) immobilized in a sol-gel film and in PDMS was used as oxygen-sensitive material. The optical sensor immobilized in sol-gel film operating in continuous mode presented the lowest drift (0.03 % h-1) of all built sensors. The addition of a thin layer of black silicone over the sol-gel immobilization provided a greater durability and the immunity of the film and to sample salinity variation, without prejudice to the sensor response time.

O Oceano Atlântico tem um papel importante na circulação global e nas influências oceânicas no sistema climático. Na sua porção sudoeste, a South Atlantic Meridional Overturning Circulation representa uma componente regional relevante para a circulação termohalina global. O monitoramento da presença e das características físicas (temperatura potencial, salinidade) das massas d\'água da região se faz necessário para avaliar a variabilidade da dinâmica da região. Neste contexto, da variabilidade, os parâmetros químicos (oxigênio dissolvido, fosfato, silicato e nitrato) tem grande importância, pois mesmo quando utilizados como traçadores complementares das massas d\'água, apresentam variações temporais e espaciais maiores que os parâmetros físicos devido aos processos biogeoquímicos. Em regiões costeiras, com todas as ressalvas, os nutrientes podem ser utilizados como traçadores complementares, como por exemplo, o silicato e fosfato foram considerados bom indicadores da Água de Plataforma do Prata (APP), e o nitrato, da Água Central do Atlântico Sul (ACAS). Na região fora da plataforma foram identificadas pelos parâmetros físicos e complementadas pelos parâmetros químicos as massas já citadas em literatura, Água Tropical (AT), ACAS, Água Intermediária Antártica (AIA) (máximo de oxigênio e nutrientes), Água Circumpolar Superior (ACS) e Água Circumpolar Inferior (ACI) (mínimo de oxigênio e máximo de nutrientes), Água Profunda do Atlântico Norte (APAN) (máximo de oxigênio e mínimo de nutrientes) e Água de Fundo Antártica (AFA) (máximo de silicato). Além disso, os nutrientes podem ser usados como ferramentas para estudar a dinâmica da região. Ao longo do transecto próximo a 34,5°S, foram observadas variações dos parâmetros físicos e químicos devido a processos de mistura podem indicar alterações na circulação das massas d\'água. O oxigênio dissolvido apresentou as maiores diferenças entre a porção leste e oeste na AT, AIA, ACS e APAN. O fosfato indicou o processo para a AT, ACS e APAN. O silicato apresentou variações mais evidentes para a AIA, ACS e APAN. E o nitrato apresentou uma distribuição mais homogênea, sem variações que permitam indicar alterações dos processos de circulação na região. / The Atlantic Ocean plays an important role in global circulation and in oceanic influences on the climate system. In its southwestern portion, the South Atlantic South Overturning Circulation represents a relevant regional component to the global thermohaline circulation. Monitoring the presence and physical characteristics (potential temperature, salinity) of the region\'s water masses is necessary to evaluate the variability of the region dynamics. In this context, chemical parameters (dissolved oxygen, phosphate, silicate and nitrate) are of great importance because, even when used as complementary tracers of water masses, they present temporal and spatial variations that are bigger than the physical parameters due to the biogeochemical processes. In coastal regions, with all reservations, nutrients can be used as complementary tracers, for example, silicate and phosphate were considered good indicators of Plata Plume Water (PPW) and the nitrate for Central Atlantic South Water (SACW). In the offshore region were identified by the physical parameters and complemented by the chemical parameters the already know water masses: Tropical Water (TW), SACW, Antarctic Intermediate Water (AAIW) (oxygen and nutrients maximum), Upper Circumpolar Deep Water (UCDW) and Lower Circumpolar Deep Water (LCDW) (oxygen minimum and nutrients maximum), North Atlantic Deep Water (NADW) (oxygen maximum and nutrients minimum) and Antarctic Bottom Water (AABW) (silicate maximum). In addition, nutrients can be used as tools to study the dynamics of the region. Along the transect close to 34.5 ° S, differences in physical and chemical parameters due to mixing processes can indicate changes in the circulation of water masses. The dissolved oxygen presented the largest differences between the east and west portions for the TW, AAIW, UCDW and NADW. The phosphate showed the process for the TW, UCDW and NADW. The silicate showed the remarkable variations for the AAIW, UCDW and NADW. And the nitrate presented homogeneous distribution, without variations that allow indicating changes in the circulation process in the region.

O coeficiente de reaeração constitui-se no principal parâmetro usado em modelos de qualidade na avaliação preventiva do efeito da descarga de resíduos orgânicos sobre a concentração do oxigênio dissolvido (OD) em cursos de água naturais. Na literatura os valores observados para a concentração de saturação de OD em procedimentos experimentais para a determinação das taxas de reaeração superficial são, geralmente, reportados como inferiores aos valores calculados para as condições de temperatura, salinidade e pressão em que os experimentos foram realizados. Esse fato interfere significativamente na determinação do coeficiente de reaeração superficial, K2. Avalia-se neste trabalho a hipótese de que nessas situações a água é exposta a uma fonte de OD, que é a superfície em contato com a atmosfera, mas também a um sumidouro de OD, criado pelo próprio sistema de movimentação do fluido. O modelo matemático amplamente utilizado para estes fins não considera essa última possibilidade. Neste estudo foi comparada a eficácia deste modelo com um que considera a existência sumidouros do OD, o que justifica a baixa estimativa da concentração de saturação deste gás. Observou-se uma forte correlação entre a pressão na linha de sucção do sistema de recirculação e o valor do coeficiente de desoxigenação K*3 , que quantifica a intensidade do sumidouro. / The reaeration coefficient constitutes the main parameter used in models for the quality assessment of the preventive effect of the discharge of organic wastes on the concentration of dissolved oxygen (DO) in natural waterways. In the literature the values observed for the saturation concentration of DO in experimental procedures for determining the surface reaeration rates are generally reported as lower than the values calculated for the conditions of temperature, salinity and pressure at which the experiments were performed. This interferes significantly in the determination of surface reaeration coefficient, K2. In this work the following hypothesis is evaluated: that in these situations the water is exposed to a source of DO, which is the surface in contact with the atmosphere, as well as an DO sink, created by the pumping system. The mathematical model widely used does not consider this possibility. In this study the two kind of models were compared and the reasons for divergence were looked upon. There was a strong correlation between the pressure drop in the suction line of the recirculation system and a pseudo-coefficient of deoxygenation K*3 , which quantifies the sink intensity.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-08-31T14:28:05Z No. of bitstreams: 1 Tese Renato Ribeiro-FINAL (FINAL)_BGQ.pdf: 2538261 bytes, checksum: 368478fea67bb3f88e3e4eebf8a854cd (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-31T14:28:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Renato Ribeiro-FINAL (FINAL)_BGQ.pdf: 2538261 bytes, checksum: 368478fea67bb3f88e3e4eebf8a854cd (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / O óxido nitroso (N2O) possui um potencial de aquecimento global 310 vezes superior ao do dióxido de carbono (CO2). Além disso, o N2O é a principal fonte de óxido nítrico (NO) na estratosfera, sendo indiretamente responsável pelo consumo do ozônio (O3) estratosférico. Os resíduos de origem humana representam uma das fontes de N2O, e estima-se que sistemas de tratamento de esgotos podem contribuir com cerca de 10% do total das emissões antrópicas. Nas estações de tratamento de esgotos (ETEs), as emissões de N2O ocorrem naturalmente devido às transformações microbiológicas dos compostos de nitrogênio (N) através dos processos de nitrificação e desnitrificação. Entretanto, não existe um único mecanismo de emissão de N2O provenientes de ETEs, e suas vias de produção são dependentes do projeto da planta e também relacionadas às diferentes condições dos principais parâmetros operacionais, tais como carga orgânica afluente, concentração de oxigênio dissolvido (OD), taxa de aeração e idade do lodo, dentre outros. O objetivo principal da presente tese foi determinar a relação das diferentes condições operacionais, tais como variabilidade na carga orgânica afluente, diferentes idades do lodo e taxas de aeração, limitação das concentrações de OD e choques de carga orgânica e de N amoniacal, nas emissões de N2O provenientes de diferentes sistemas de tratamento de esgotos por lodos ativados (convencional e aeração prolongada) operados com remoção biológica de N (RBN) e não-RBN, em escalas de bancada e real. Três experimentos realizados in situ em uma ETE de lodos ativados convencional, mostraram a influência da carga de NT afluente, especialmente NH4 +, e da taxa de aeração na emissão de N2O do tanque de aeração. O excesso de aeração intensifica o processo físico de transferência do N2O do meio líquido para a atmosfera e, portanto, deve ser evitado. O monitoramento contínuo das emissões de N2O dos tanques de aeração de três ETEs com sistemas de lodos ativados e operadas com RBN e não-RBN mostraram que as altas emissões de N2O representam condições de excesso de aeração ou uma perda da conversão de NH4 + a NO3 -, com acúmulo de NO2 -. Uma preocupação adicional é o lançamento de lixiviados de aterros sanitários em sistemas de tratamento de esgotos. Condições de estresse, tais como choque de carga de N amoniacal, podem causar uma limitação nas concentrações de OD, acúmulo de NO2 - e, consequentemente, maiores emissões de N2O. Assim, as medições contínuas de N2O podem fornecer informações importantes sobre a adequação da taxa de aeração e da perda de eficiência da nitrificação completa. Sistemas de tratamento de esgotos que não operam com RBN respondem por maiores emissões de N2O quando comparados com aqueles que removem N. Entretanto, um dos maiores desafios das ETEs com RBN é o controle adequado dos parâmetros operacionais responsáveis pelos processos de nitrificação e desnitrificação completos. Diferentes condições experimentais realizadas em um sistema de lodos ativados, em escala de bancada, mostraram que idades do lodo reduzidas (5 dias) combinadas com baixas concentrações de OD (0,5 mg L-1) resultaram em menores eficiências de oxidação de NTK e, consequentemente, em uma insignificante taxa de acúmulo de NO2 -. Nesta condição, a nitrificação foi dificultada pela oxidação da matéria orgânica, com a maior parcela do N removida pela incorporação ao lodo excedente. Por outro lado, idades do lodo mais elevadas (10 dias) combinadas com o aumento da concentração de OD (1,0 mg L-1) resultaram no acúmulo de NO2 - e no aumento da eficiência de oxidação de NTK, o que representa uma condição ideal para oxidação da matéria orgânica e nitrificação. Nesta condição a maior parcela do N foi transferida para a atmosfera. Parte do N transferido para a atmosfera pode ser atribuído ao N2O, que variou de 0,3 a 5,6% da carga de NT afluente, com o maior valor associado a nitrificação parcial. Portanto, o controle adequado das concentrações de OD é um fator chave para evitar o acúmulo de NO2 -, e consequentemente, elevadas emissões de N2O. / Nitrous oxide (N2O) has a global warming potential 310 times greater than carbon dioxide (CO2). Moreover, N2O is the major source of nitric oxide (NO) in the stratosphere which implies that it is indirectly responsible for the consumption of stratospheric ozone (O3). Human waste is a source of N2O and it is estimated that wastewater treatment systems are thought to contribute with about 10% of total anthropogenic N2O emissions. In wastewater treatment plants (WWTPs), N2O emissions occur naturally due to the microbial transformations of nitrogen (N) compounds by the nitrification and denitrification processes. However, there is no single N2O emission mechanism from WWTPs and the pathways related to its production are dependent on the WWTP design and closely related to operating parameters, such as organic matter and total N (TN) loads, dissolved oxygen (DO) concentration, aeration rate and sludge retention time (SRT), among others. The main goal of the present doctoral thesis was to determine the relationship of different operating conditions, such as variable organic loading, different SRTs and air flow rates, limited DO concentrations and organic (and NH4 +) shock loading on N2O emissions in different activated sludge systems (conventional and extended aeration) operated with biological N removal (BNR) and non-BNR, in the laboratory and in full-scale processing. Three in situ experiments, conducted in a conventional activated sludge WWTP, showed the influence of the TN loading rate, especially NH4 +, and the aeration flow rate on the emission rate of N2O from the aeration tank. Excessive air flow intensified N2O transfer from the liquor to the atmosphere by air stripping, and therefore should be avoided. The continuous measurements of N2O emissions from the aeration tanks of three activated sludge WWTPs operated with BNR and non-BNR showed that high N2O emissions denote over-aeration conditions or a loss of NH4 + conversion to NO3 -, with accumulation of NO2 - concentrations. An additional concern is the observed propensity of WWTPs to receive landfill leachates in their wastewater systems. Stress conditions, such as NH4 + shock loading, can cause limited DO conditions, NO2 - accumulation and, consequently, higher N2O emissions. Thus, continuous measurements of N2O emissions can provide information on aeration adequacy and the efficiency of complete nitrification. Non-BNR WWTPs are subject to high N2O emissions, in contrast to BNR WWTP with controlled nitrification and denitrification processes. However, one of the major challenges for WWTPs with BNR is the adequate control of operating parameters responsible for complete nitrification and denitrification processes. Different experimental conditions performed in a lab-scale activated sludge system showed that short SRT (5 days) combined with very low DO levels (0.5 mg L-1) were responsible for lower TKN oxidation efficiencies and, consequently, negligible NO2 - accumulation rates. These results suggest that nitrification efficiency was hampered by the oxidation of organic matter, with a large part of TN removed by sludge waste process. As the SRT increased (from 5 to 10 days) and DO was set to 1.0 mg L-1, TKN oxidation rates and NO2 - accumulation reached their maxima, which are thought to be the optimal conditions for both organic matter oxidation and partial nitrification. Under these conditions, gas transfer to the atmosphere became the preferential route for TN removal instead of incorporation to the sludge waste. Part of the N transferred to the atmosphere is attributed to N2O, which varied from 0.3 to 5.6% of the influent TN load, with the highest value associated with partial nitrification. Therefore, the adequate control of DO concentrations is a key factor to avoid NO2 - accumulation and consequently high N2O emissions.

O Oceano Atlântico tem um papel importante na circulação global e nas influências oceânicas no sistema climático. Na sua porção sudoeste, a South Atlantic Meridional Overturning Circulation representa uma componente regional relevante para a circulação termohalina global. O monitoramento da presença e das características físicas (temperatura potencial, salinidade) das massas d\'água da região se faz necessário para avaliar a variabilidade da dinâmica da região. Neste contexto, da variabilidade, os parâmetros químicos (oxigênio dissolvido, fosfato, silicato e nitrato) tem grande importância, pois mesmo quando utilizados como traçadores complementares das massas d\'água, apresentam variações temporais e espaciais maiores que os parâmetros físicos devido aos processos biogeoquímicos. Em regiões costeiras, com todas as ressalvas, os nutrientes podem ser utilizados como traçadores complementares, como por exemplo, o silicato e fosfato foram considerados bom indicadores da Água de Plataforma do Prata (APP), e o nitrato, da Água Central do Atlântico Sul (ACAS). Na região fora da plataforma foram identificadas pelos parâmetros físicos e complementadas pelos parâmetros químicos as massas já citadas em literatura, Água Tropical (AT), ACAS, Água Intermediária Antártica (AIA) (máximo de oxigênio e nutrientes), Água Circumpolar Superior (ACS) e Água Circumpolar Inferior (ACI) (mínimo de oxigênio e máximo de nutrientes), Água Profunda do Atlântico Norte (APAN) (máximo de oxigênio e mínimo de nutrientes) e Água de Fundo Antártica (AFA) (máximo de silicato). Além disso, os nutrientes podem ser usados como ferramentas para estudar a dinâmica da região. Ao longo do transecto próximo a 34,5°S, foram observadas variações dos parâmetros físicos e químicos devido a processos de mistura podem indicar alterações na circulação das massas d\'água. O oxigênio dissolvido apresentou as maiores diferenças entre a porção leste e oeste na AT, AIA, ACS e APAN. O fosfato indicou o processo para a AT, ACS e APAN. O silicato apresentou variações mais evidentes para a AIA, ACS e APAN. E o nitrato apresentou uma distribuição mais homogênea, sem variações que permitam indicar alterações dos processos de circulação na região. / The Atlantic Ocean plays an important role in global circulation and in oceanic influences on the climate system. In its southwestern portion, the South Atlantic South Overturning Circulation represents a relevant regional component to the global thermohaline circulation. Monitoring the presence and physical characteristics (potential temperature, salinity) of the region\'s water masses is necessary to evaluate the variability of the region dynamics. In this context, chemical parameters (dissolved oxygen, phosphate, silicate and nitrate) are of great importance because, even when used as complementary tracers of water masses, they present temporal and spatial variations that are bigger than the physical parameters due to the biogeochemical processes. In coastal regions, with all reservations, nutrients can be used as complementary tracers, for example, silicate and phosphate were considered good indicators of Plata Plume Water (PPW) and the nitrate for Central Atlantic South Water (SACW). In the offshore region were identified by the physical parameters and complemented by the chemical parameters the already know water masses: Tropical Water (TW), SACW, Antarctic Intermediate Water (AAIW) (oxygen and nutrients maximum), Upper Circumpolar Deep Water (UCDW) and Lower Circumpolar Deep Water (LCDW) (oxygen minimum and nutrients maximum), North Atlantic Deep Water (NADW) (oxygen maximum and nutrients minimum) and Antarctic Bottom Water (AABW) (silicate maximum). In addition, nutrients can be used as tools to study the dynamics of the region. Along the transect close to 34.5 ° S, differences in physical and chemical parameters due to mixing processes can indicate changes in the circulation of water masses. The dissolved oxygen presented the largest differences between the east and west portions for the TW, AAIW, UCDW and NADW. The phosphate showed the process for the TW, UCDW and NADW. The silicate showed the remarkable variations for the AAIW, UCDW and NADW. And the nitrate presented homogeneous distribution, without variations that allow indicating changes in the circulation process in the region.

Submitted by Deyse Queiroz (deysequeirozz@hotmail.com) on 2018-06-14T13:39:33Z No. of bitstreams: 1 JAENE FRANCISCO DE SOUZA OLIVEIRA - DISSERTAÇÃO PPGEA 2010..PDF: 7189495 bytes, checksum: ea2d29073b35fe44ee6f5b7407f4116a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-14T13:39:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JAENE FRANCISCO DE SOUZA OLIVEIRA - DISSERTAÇÃO PPGEA 2010..PDF: 7189495 bytes, checksum: ea2d29073b35fe44ee6f5b7407f4116a (MD5) Previous issue date: 2010-08 / O objetivo desse estudo foi avaliar o crescimento de peixes durante a fase juvenil sob a interferência de diferentes luminosidades, utilizando quatro úpos de sombreamentos. O experimento foi realizado no setor de piscicultura, pertencente ao Centro de Ciências Agrárias da Universidade Federal da Paraíba, desenvolvida no período janeiro de 2009 a maio de 2010. O trabalho foi conduzido em 16 tanques-rede com malhagem de 2mm, com volume útil de lm3 , a uma profundidade média de 1 m, colocados em viveiro escavado. Os tanques-rede foram povoados com juvenis de tilápia do Nilo com peso médio inicial de 17,59±5,53g e comprimento médio total de 9,63±0,95, numa densidade de 60 peixes/m2, perfazendo um total de 960 peixes, distribuídos em 16 tanques. Durante o cultivo foram analisadas as seguintes variáveis de qualidade de água: transparência, oxigénio dissolvido, pH e temperatura. Foi estudado o desempenho zootécnico: ganho de peso (GP), ganho de peso relativo, ganho em comprimento (GC). O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado (DIC), num esquema de parcela subdividida no tempo (Split Plot in Time), onde foram testados quatro tratamentos (100%,80%,70% e 50%), com quatro repetições cada, totalizando dezesseis parcelas. Os resultados demonstraram que os parâmetros físico-químicos da água analisados estavam dentro dos níveis aceitáveis. Foi observado que os melhores índices de desempenho de ganho de peso relativo foram obtidos no tratamento 80% e o tratamento 100% obteve o pior desempenho e o pior ganho de peso relativo (%) foi no o tratamento de 100% de entrada de luz (290,20%), já o tratamento de 80% foi mais satisfatório, pois obteve o melhor ganho de peso relativo (442,29%). / The objective of this study was to evaluate the growth of Nile tilápia (Oreochromis niloticus, During the juvenile phase in the interference of light using four types of shaders. The expenment was conducted by the sector of Fish Culture, belonging to the Centre for Agrarian Sciences, Federal University of Paraíba, was developed in the period January 2009 to May 2010. The work was conducted in 16 cages with mesh size of 2mm with a volume of lm3 , the depth average of 1 m, placed in earth pond. The cages were stocked with juvenile Nile tilápia with average imúal weight of 17.59 ± 5.53 g and average total length of 9.63 ± 0.95. Arriving at the site and after acclimation, fish were counted, weighed in batches and stored in tanks at a density of 60 peixes/m2, for a total of 960 fish distributed in 16 tanks. During cultivation, the following variables were analyzed water quality: transparency, dissolved oxygen, pH and temperature. We studied the growth performance: weight gain (WG), relative weight gain, gain in length (CG). The experimental design was completely randomized (CRD), in a split plot design in time (Split Plot in Time), where four treatments (100%, 80%, 70% and 50%) with four replicates each, totaling sixteen plots. The results showed that the physicalchemical parameters of water samples were within acceptable leveis. We observed the best performance index of relative weight gain was observed in treatment 80% and already the treatment of 100% had the worst performance. Water temperature values were similar for ali treatments. The worst relative weight gain (%) was in the treatment of 100% of incoming light (290.20%), although the treatment of 80% was more satisfactory because it had the best relative weight gain (442.29%).

The objective of this study was to verify survival and growth of silver catfish (Rhamdia quelen) fingerlings in different concentrations of dissolved oxygen, as well as its effect on glycogen, glucose, and protein in the liver, kidney, and muscle and activity of the hepatic catalase. In the first experiment 10 fingerlings were used (2.23 ± 0.13 g) in each experimental unit (2 liters) for determination of the lethal concentration (LC-50) in 96 hours for dissolved oxygen. Fingerlings were exposed to 0.40 ± 0.05, 0.76 ± 0.07, 1.04 ± 0.14, and 1.68 ± 0.32 mg/L of dissolved oxygen (three replicates per treatment). In the second experiment 10 fingerlings (4.99 ± 0.18 g) were used for experimental unit (40 liters), and were exposed to 1.96 ± 0.08, 3.10 ± 0.10, 4.14 ± 0.09, 5.20 ± 0.07, and 6.16 ± 0.03 mg/L of dissolved oxygen (three replicates per treatment) for 30 days. LC50 was 0.52 mg/L (confidence interval 0.42 - 0.61). In the growth experiment positive correlation was observed between dissolved oxygen and standard length, weight, specific growth rate, and biomass, and negative correlation for food conversion and catalase. Levels of hepatic glycogen reduced with the increase of oxygen levels. Glucose and the lactate showed variable levels. In the muscular tissue, glicogen levels decreased with the increase of oxygen concentration and glucose and lactate presented variations in the different treatments. There was no significant difference among treatments in the renal glycogen levels, either protein levels of the studied tissues. The best oxygen level for development of silver catfish is above 4.3 mg/L of dissolved oxygen. / Este trabalho teve como objetivo verificar a sobrevivência e o crescimento de alevinos de jundiá (Rhamdia quelen) em diferentes concentrações de oxigênio dissolvido, bem como o seu efeito nos níveis de glicogênio, glicose, proteína no fígado, rim, músculo e a atividade da catalase hepática. No primeiro experimento foram utilizados 10 alevinos (2,23 ± 0,13 g) por unidade experimental (2 litros) para determinação da concentração letal (CL-50) em 96 horas para oxigênio dissolvido. Foram expostos a 0,40 ± 0,05; 0,76 ± 0,07; 1,04 ± 0,14 e 1,68 ±0,32 mg/L de oxigênio dissolvido (três repetições por tratamento). No segundo experimento 10 alevinos (4,99 ± 0,18 g) por unidade experimental (40 litros) foram expostos a 1,96 ± 0,08; 3,10 ± 0,10; 4,14 ± 0,09; 5,20 ± 0,07 e 6,16 ± 0,03 mg/L de oxigênio dissolvido (três repetições por tratamento) por 30 dias. A CL50 foi 0,52 mg/L (intervalo de confiança 0,42 - 0,61). No experimento de crescimento observou-se correlação positiva entre oxigênio dissolvido e comprimento padrão, peso, taxa de crescimento específico, biomassa e correlação negativa na conversão alimentar e catalase. Os níveis de glicogênio hepático apresentaram redução com o aumento da concentração de oxigênio. A glicose e o lactato apresentaram níveis variados. No tecido muscular, os níveis de glicogênio diminuíram com o aumento da concentração de oxigênio e a glicose e lactato apresentaram variações nos diferentes tratamentos. No tecido renal não foi observada diferença no conteúdo de glicogênio. As proteínas do tecido hepático, muscular e renal não apresentaram variações entre os tratamentos. A faixa ideal para o desenvolvimento de alevinos de jundiá é acima de 4,3 mg/L de oxigênio dissolvido.