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.

The present study examined the effect of experimentally elevating dietary Ca2+ and water hardness on survival and growth of silver catfish, Rhamdia quelen, exposed to different waterborne NH3 and O2 levels. In the dietary Ca2+ experiment of determination of NH3 lethal concentration in 96 h (LC50-96h) juveniles (4.06±0.27g and 7.82±1.2cm) were exposed to five different NH3 levels (in mg.L-1): 0.107±0.007 (control), 0.36±0.021, 0.773±0.074, 1.170±0.071 and 1.63±0.315 and four dietary Ca2+ levels (in % Ca2+): 0.45, 0.95, 1.45, and 2.45. In the waterborne Ca2+ experiment of LC50-96h juveniles (1.85±0.6g and 6.0±0.54cm) were maintained at five different NH3 levels (mg.L-1): 0.097±0.017 (control), 0.356±0.037, 0.779±0.141, 1.459±0.185 and 1.770±0.070 and four water hardness levels (in mg CaCO3.L-1): 34.5±4.4, 62.0±5.7, 116.0±9.3, and 174.0±22.42. In the dietary Ca2+ experiment of determination of O2 lethal concentration in 96 h (LC50-96h) juveniles (4.75 + 0.65 g e 7.56 + 0.61 cm) were exposed to five different O2 levels (in mg.L-1): (0.41±0.13, 0.71±0.15, 0.97±0.13, 1.44±0.35 e 6.41±0.60 mg/L) and four dietary Ca2+ levels (in % Ca2+): 0.45, 0.95, 1.45, and 2.45. In the waterborne Ca2+ experiment of LC50-96h juveniles (3.66 ± 0.75 g e 7.32± 0.5 cm) were maintained at five different O2 levels (mg.L-1): (0.27±0.10, 0.74±0.26, 1.33±0.14, 1.74±0.32 e 6.55±0.02 mg.L-1) and four water hardness levels (in mg CaCO3.L-1): (28, 116, 116 e 180). In the growth experiment juveniles (2.27±0.14g and 6.9±0.13cm) were exposed to two NH3 levels (mg.L-1), 0.021±0.001 and 0.623±0.039, and four water hardness levels (mg CaCO3.L-1): 32.1±4.6, 63.1±5.9, 119.9±10.0, and 177.3±8.1 for 40 days. In the growth experiment juveniles (3.66±0.75g and 7.32±0.5cm) were exposed to two O2 levels (1.47±0.04 and 6.46±0.06 mg.L-1), and four water hardness levels (mg CaCO3.L-1): 30±2.0, 61±2.5, 121±3.0 e 180±3.0 for 15 days. The NH3 LC50-96h was 0.73 mg.L-1 (0.63 - 0.84) in the dietary Ca2+ experiment, and LC50-96h was significantly higher in juveniles fed 0.45 and 0.95% dietary Ca2+. Water hardness did not change significantly NH3 LC50-96h, which was1.20 mg.L-1 (1.10 - 1.24). Weight gain, biomass and specific growth rate at end of the growth experiment were significantly higher in juveniles exposed to 0.021 mg.L-1 NH3 than those exposed to 0.623 mg.L- NH3. The increase of water hardness impaired all measured parameters in juveniles exposed to the lowest NH3 level, but increased them in those exposed to the highest NH3 level. The O2 LC50-96h was 0.89 mg/L (CI 0.64 1.34 mg/L) in the dietary Ca2+ experiment, and LC50-96h was significantly higher in juveniles fed 2.45 e 0.45% dietary Ca2+. Weight gain, biomass, length and specific growth rate at end of the growth experiment were significantly higher in juveniles exposed to 6.46±0.06 than those exposed to 1.47±0.04 mg.L-1O2 . The increase of water hardness increased all measured parameters in juveniles exposed to the lowest O2 level, but them impaired in those exposed to the highest O2 level. This study indicates that low dietary Ca2+ enhanced survival of silver catfish exposed to high NH3 and low O2 levels, and that the increase of water hardness is recommended only when this species is raised in waters with high growth NH3 and low O2 levels. / Este trabalho teve como objetivos verificar os efeitos da adição de Ca2+ na ração e na água na sobrevivência e crescimento de juvenis de jundiá (Rhamdia quelen) submetidos a diferentes níveis de amônia e oxigênio dissolvido. No experimento para verificar a eficácia da adição de Ca2+ na ração sobre a concentração letal 96h (CL50-96h) da amônia (NH3) os juvenis (4.06±0.27g e 7.82±1.2cm) foram expostos a cinco níveis de NH3 (em mg/L): 0,107±0,007 (controle); 0,360±0,021; 0,773±0,074; 1,170±0,071 e 1,630±0,315 e quatro níveis de Ca2+ na dieta (em % Ca2+): 0,45; 0,95; 1,45 e 2,45. Para verificar a eficácia do Ca2+ na água sobre a CL50-96h da NH3 , os juvenis (1,85±0,6g e 6,0±0,54cm) foram mantidos em cinco níveis de NH3 (mg/L): 0,097±0,017 (controle); 0,356±0,037; 0,779±0,141; 1,459±0,185 e 1,770±0,070 e quatro níveis de dureza (em mg CaCO3/L): 34,5±4,4; 62,0±5,7; 116,0±9,3 e 174,0±22,42. No experimento para avaliar a eficácia da adição de Ca2+ na ração sobre a CL50-96h do O2, os juvenis (4,75±0,65g e 7,56±0,61cm) foram expostos a cinco níveis de O2 (em mg/L): (0,41±0,13; 0,71±0,15; 0,97±0,13; 1,44±0,35 e 6,41±0,60 mg/L) e quatro níveis de Ca2+ na dieta (em % Ca2+): 0,45; 0,95; 1,45 e 2,45. Para verificar a eficácia do Ca2+ na água sobre a CL50-96h do O2, os juvenis (3,66±0,75g e 7,2±0,5cm) foram mantidos em cinco níveis de O2 (mg/L): 0,27±0,10; 0,74±0,26; 1,33±0,14; 1,74±0,32 e 6,55±0,02 mg.L-1) e quatro níveis de dureza (em mg CaCO3/L): (28, 116, 116 e 180). Para verificar a influência do Ca2+ na água sobre a sobrevivência e o crescimento, os juvenis (2,27±0,14g e 6,9cm) foram mantidos em dois níveis de NH3 (mg/L), 0,021±0,001 e 0,623±0,039, e quatro níveis de dureza na água (mg CaCO3/L): 32,1±4,6; 63,1±5,9; 119,9±10,0 e 177,3±8,1 por 40 dias. No segundo experimento de crescimento, os juvenis (3,66±0,75g e 7,32±0,5cm) foram mantidos dois níveis de O2 (1,47±0,04 e 6,46±0,06 mg/L), e quatro níveis de dureza na água (mg CaCO3/L): 30±2,0; 61±2,5; 121±3,0 e 180±3,0 por 15 dias. A CL50-96h para NH3 foi de 0,73 mg.L-1 (CI 0,63 0,84) no experimento com Ca2+ na dieta, com uma diferença significativa nos juvenis alimentados com 0,45 e 0,95% de Ca2+ na dieta. A dureza na água não influenciou a LC50-96h NH3, que foi de 1,20 mg/L (CI 1,10 - 1,24). No experimento para avaliar a influência dos níveis de NH3 no crescimento, o ganho de peso, biomassa e taxa de crescimento específico foram significativamente maiores nos juvenis expostos ao nível mais baixo de NH3 , do que naqueles mantidos no nível mais alto de NH3. Nesse experimento o aumento da dureza prejudicou os juvenis expostos ao nível mais baixo de NH3, mas o aumento beneficiou os juvenis mantidos no nível mais alto de NH3 em todos os parâmetros avaliados. A CL50-96h para o O2 foi de 0.89 mg/L (CI 0,64 1,34 mg/L) no experimento com Ca2+ na dieta e foi maior nos juvenis alimentados com 2.45 e 0.45% de Ca2+ na dieta. O ganho de peso, a biomassa, o comprimento e a taxa de crescimento específico foram significativamente maiores nos juvenis mantidos nas concentrações de 1,47±0,04 mg/L O2 do que os expostos a 6,46±0,06 mg/L O2. O aumento da dureza foi positivo para todos os parâmetros medidos nos juvenis expostos ao nível mais baixo de O2, mas prejudicou aqueles submetidos ao nível mais alto de O2. Este estudo indicou que dietas com baixos níveis de Ca2+ aumentam a sobrevivência de juvenis de jundia expostos a altos níveis de NH3 e baixas concentrações de O2, e ao aumento da dureza da água pode ser recomendada somente quando essa espécie é submetida a situações de hipóxia e altos níveis de NH3.

L-asparaginase (L-ASNase) é uma enzima com propriedades interessantes para a indústria médica, farmacêutica e de alimentos, que tem recebido atenção especial, inclusive no Brasil, por fazer parte do protocolo de tratamento de distúrbios linfoproliferativos, como a leucemia linfoblástica aguda (LLA). No mercado desde a década de 1970, as enzimas de origem bacteriana enfrentam algumas limitações por provocarem reações adversas graves em quase 80% dos pacientes em tratamento. Nesse contexto, L-ASNases provenientes de leveduras se destacam como alternativa, por serem mais próximas às congêneres humanas. A Antártica ainda é um ambiente pouco explorado, com grande diversidade de microrganismos com potencial para a produção de moléculas biológicas de interesse industrial. Nesse contexto, 150 leveduras isoladas de amostras de sedimento marinho coletadas na Península Antártica como parte do projeto MICROSFERA (PROANTAR/CNPq) foram avaliadas para a produção de L-ASNase. A triagem resultou em 9 isolados produtores, dos quais 7 pertencem ao gênero Leucosporidium. A linhagem L. muscorum CRM 1648 foi a que produziu mais enzima (540 U.L-1), com maior produtividade (5,6 U.L-1.h-1) e, por isso, foi alvo deste estudo. A análise univariada de fontes de carbono e nitrogênio indicou maior crescimento desse microrganismo e produção de L-ASNase em meio CD com extrato de levedura, prolina e sacarose. Ureia, cloreto de amônio e sulfato de amônio resultaram em baixa ou nenhuma produção da enzima, sugerindo que a metabolização de fontes de nitrogênio por essa linhagem está sob a influência do fenômeno de repressão catabólica pelo nitrogênio (RCN). Dois delineamentos experimentais do tipo fatorial completo resultaram em um aumento de 10 vezes na produção e produtividade da enzima (4582,5 U.L-1 e 63,6 U.L-1.h-1, respectivamente). A análise univariada da concentração inicial de inóculo (X0), pH inicial do meio, temperatura e adição de água do mar mostrou que a melhor condição para a produção foi: pH = 5,5 ou 6,5, cultivo a 15°C com adição de água do mar (25-50% m/v). A variável X0 não foi significativa nas concentrações avaliadas. Cultivos em biorreator (batelada) foram conduzidos em quatro diferentes níveis de oxigênio dissolvido (OD): (1) OD não controlado e abaixo de 20%, (2) OD não controlado e acima de 20%, (3) OD controlado em 80% e (4) OD controlado em 20%. Os resultados mostraram que OD é fator limitante para o crescimento de L. muscorum CRM 1648 e produção de L-ASNase por essa levedura e deve ser mantido acima de 35% para maior produção da enzima.Neste trabalho, a composição do meio e condições de cultivo foram estabelecidas para favorecer a produção de uma nova L-ASNase livre de atividade glutaminásica por levedura adaptada ao frio, abrindo espaço para novos estudos acerca de seu potencial antileucêmico e possível uso como alternativa às enzimas já existentes no mercado no tratamento de LLA. / L-asparaginase (L-ASNase) is an enzyme with interesting properties for medical, pharmaceutical and food industry, which has received special consideration, especially in Brazil, for being part of lymphoproliferative disorders treatment, such as acute lymphoblastic leukemia (ALL). Bacterial enzymes are on the market since the 1970s and face some limitations related to theirserious adverse reactions that reach almost 80% of all patients in treatment. In this context, L-ASNases from yeasts are highlighted as important alternative to bacterial enzymes, due to the closerphylogeny to human congeners. Antarctic environment has much to be explored, with a vast diversity of microorganisms with potential to produce biomolecules with industrial interest. A total of 150 yeasts isolated from Antarctic marine sediments as part of MICROSFERA project (PROANTAR/CNPq) were evaluated for L-ASNase production. The screening resulted in 9 producers, 7 species from the genus Leucosporidium. L. muscorum CRM 1648 was the strain that yielded the highest L-ASNase activity (540 U.L-1) and volumetric productivity (5.6 U.L-1.h-1). Carbon and Nitrogen sources were evaluated by a method of one-factor at a time (OFAT). From the gather results, sucrose, yeast extract and proline resulted in a maximal growth and highest enzyme production.The absence or low production of L-ASNase in medium with urea, ammonium chloride and ammonium sulfate suggests the presence of nitrogen catabolic repression (NCR). Carbon and nitrogen concentration were evaluated by full factorial design and yielded about ten times higher enzyme and volumetric productivity (4582.5 U.L-1 and 63.6 U.L-1.h-1, respectively). Initial inoculum concentration (X0), initial pH, temperature and concentration of seawater in the culture were evaluated by OFAT analysis and the best condition for L-ASNase production was: pH = 5.5 or 6.5, at 15 °C with addition of seawater (25-50 wt%). X0 was not considered a significant variable. Bioreactor assays (in batch regime) were performed in four different dissolved oxygen (DO) levels: (1) without DO control (DO remained under 20%), (2) without DO control (DO remained above 20%), (3) DO controlled at 80%, and (4) DO controlled at 20%.The results showed that DO is a key factor for growth of L. muscorum CRM 1648 and production of L-ASNase by this yeast and should be maintained above 35% for higher production of this enzyme.At this work, the medium and culture conditions were established to support the production of a novel glutaminase-free L-ASNase by a cold adapted yeast, opening a new path for further studies regarding its antileukemic potential and possible use as an alternative for ALL treatment.

O rio Uberabinha, localizado na região do Triângulo Mineiro, em Minas Gerais, compõe a sub-bacia do rio Araguari, afluente da bacia do rio Paranaíba, na região hidrográfica do rio Paraná. Mede, da sua nascente no município de Uberaba à foz no rio Araguari, aproximadamente 150 km, percorrendo cerca de 135 km no município de Uberlândia. Drena uma bacia de cerca de 2.190 km2, onde se localizam as captações da água que abastece uma população que hoje se aproxima de meio milhão de habitantes. Os esgotos produzidos pela cidade são também todos descarregados no rio. O trabalho consistiu na análises de pH, temperatura, oxigênio dissolvido e demanda bioquímica de oxigênio em amostras coletadas em cinco pontos do rio Uberabinha, a partir de uma seção a montante da cidade, até cerca de 20,5 km a jusante do último ponto de lançamento de esgoto, abrangendo uma extensão de aproximadamente 42 km. Neste trecho, o relevo passa de medianamente dissecado para intensamente dissecado, com presença de inúmeras corredeiras e cachoeiras. As amostras foram coletadas de junho de 1999 a maio de 2000 e a vazão também foi medida nos dois pontos extremos de coleta. Os resultados mostram que os teores de OD sofrem uma redução ao receber a carga de poluição e gradativamente tendem a recuperar sua taxa de saturação. Em contrapartida, a DBO segue uma curva inversa, denotando a atuação do fenômeno da autodepuração, embora dentro do trecho estudado não se verifique ainda a completa remoção da carga orgânica. / The Uberabinha River, located in the region of Triângulo Mineiro, in the state of Minas Gerais, Brazil, is part of the Araguari River sub-basin. From its head in the city of Uberaba to its mouth in the Araguari River, it measures approximately 150 km, spanning about 135 km in the municipality of Uberlândia. The river drains a watershed of about 2.190 km2, from which water is collected to supply a population that approaches half a million inhabitants. Later, the sewage produced by the city is also discharged directly into the river. This research consisted in the analyses of pH, temperature, dissolved oxygen and biochemical oxygen demand of samples collected in five points of the Uberabinha River, from a section starting upstream of the urban area down to 20.5 km downstream the last point of sewage discharge, encompassing approximately 42 km. In this river section, the landforms go from low to medium hills with many rapids and waterfalls. The samples were collected from June 1999 to May 2000 and the water flow was measured on the two extremes of the studied river section. The results show that the dissolved oxygen values are reduced when receiving the sewage and it tends to slowly return to its normal saturation rate. On the other hand, the biochemical oxygen demand follows a reverse path, as a result of the natural phenomenon of self-restoration even though the organic material is not yet completely removed from the studied river section. / Dissertação (Mestrado)

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Francisco Jadilson dos Santos Silva.pdf: 1437166 bytes, checksum: 723ebc6c8bde855f26e3c823527ecdcf (MD5) Previous issue date: 2011-07-29 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The measurement and utilization of the oxygen uptake rate (OUR), or respiration rate, is very important in biological wastewater treatment process. The OUR provides information about the biological activity and may indicate the presence of the toxic elements capable of corrupting the system. Due to the lack of reliable real time sensors for measurement of the respiration rate, computer codes, based on estimation techniques, have been used to develop software sensors to overcome such difficulties. In this work a software sensor, using a Kalman Filter algorithm, is developed to estimate the OUR in an aerobic reactor, in which the dissolved oxygen concentration is controlled by aerators of on-off type triggered by pulse width modulation. Simulations and experimental results performed in a bench-scale activated sludge reactor are compared. It follows from the analysis of results, that the proposed method is able to estimate the OUR reliably and in real time. / A medição e a utilização da taxa de consumo de oxigênio (TCO), ou taxa de respiração, é muito importante para os processos biológicos de tratamento de águas residuais. A TCO fornece informações a respeito da atividade biológica e pode indicar a presença de elementos tóxicos capazes de comprometer a unidade de tratamento. Devido à carência de sensores confiáveis e em tempo real para a medição da taxa de respiração, programas de computador, baseados em técnicas de estimação, têm sido aplicados no desenvolvimento de sensores por software como uma alternativa para superar tais dificuldades. Neste trabalho um sensor por software, utilizando um algoritmo de Filtro de Kalman, é desenvolvido para estimar a TCO em um reator aeróbio no qual a concentração de oxigênio dissolvido é controlada por meio aeradores do tipo liga-desliga acionados por modulação por largura de pulsos. Simulações e resultados experimentais, obtidos em um reator de lodo ativado em escala de bancada, são comparados. Conclui-se, a partir da análise dos resultados, que o método proposto é capaz de estimar a TCO de forma confiável e em tempo real.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Freud Sebastian Bach Carvalho Lima.pdf: 1668786 bytes, checksum: 953b0905b2e9bcd1cefb5702b8c6b362 (MD5) Previous issue date: 2011-07-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In activated sludge systems, the dissolved oxygen is used by microorganisms to decompose organic matter and treatment of wastewater. In these systems the dynamics of dissolved oxygen has been seen as the main source of information to obtain online information about the treatment process. Thus, the development of an appropriate model for the dynamics of dissolved oxygen and estimation of the parameters of this model can improve the quality of the estimates of process parameters and, consequently, the measurement system. In this study, a model of the bench-scale reactor is developed considering the dynamics associated with the operation of the aeration system and the dissolved oxygen sensor. The aeration system consists of air pumps with two operating states: on or off, and dissolved oxygen measurement is made by electrochemical cell based on Clark. Approach was used identification systems in continuous time and state variable filters with the least squares estimator for estimating the parameters of the model developed. Simulations and experimental results, using a bench scale reactor developed in the laboratory, are presented to illustrate the proposed model. / Em sistemas de lodo ativado, o oxigênio dissolvido é utilizado por microorganismos para decomposição de matéria orgânica e tratamento de água residuárias. Nestes sistemas, a dinâmica de oxigênio dissolvido tem sido vista como a principal fonte de informação para obtenção de informações online sobre o processo de tratamento. Com isso, o desenvolvimento de um modelo apropriado para dinâmica do oxigênio dissolvido e a estimação dos parâmetros deste modelo, pode melhorar a qualidade das estimativas dos parâmetros do processo e, consequentemente, do sistema de medição. No presente trabalho, um modelo do reator em escala de bancada é desenvolvido considerando as dinâmicas relacionadas com a operação do sistema de aeração e com o sensor de oxigênio dissolvido. O sistema de aeração é composto por bombas de ar com dois estados de operação: ligada ou desligada, e a medição de oxigênio dissolvido é realizada por sensor eletroquímico baseado em célula de Clark. Usa-se abordagem de identificação de sistemas em tempo contínuo e filtros de variável de estado junto com o estimador dos mínimos quadrados para estimação dos parâmetros do modelo desenvolvido. Simulações e resultados experimentais, utilizando um reator em escala de bancada desenvolvido no laboratório, são apresentados para ilustrar o modelo proposto.