CAPES / As cianobactérias se proliferam rapidamente em ambientes eutrofizados e podem ser capazes de sintetizar toxinas que inviabilizam a utilização dos recursos hídricos. A espécie Microcystis aeruginosa apresenta ampla distribuição, além de ser potencial produtora de hepatotoxinas denominadas microcistinas. O risco à saúde humana destas substâncias faz com que os métodos para controle destes microrganismos na água adquiram fundamental importância. De forma a verificar possíveis efeitos inibitórios de compostos fitoquímicos produzidos por macrófitas aquáticas sobre o crescimento e a produção de microcistinas da cianobactéria Microcystis aeruginosa, o presente estudo utilizou extratos hidroalcoólicos de sete espécies de macrófitas aquáticas (Eichhornia azurea, Eleocharis cf. acutangula, Ludwigia cf. peruviana, Myriophyllum cf. aquaticum, Pontederia cordata, Sagittaria montevidensis e Typha domingensis). O meio de cultura ASM-1 foi otimizado em relação ao pH, nitrogênio, fósforo e ferro através de planejamento fatorial. Para o preparo dos extratos, as sete espécies de macrófitas aquáticas foram coletadas, processadas e submetidas ao processo de extração com solução hidroetanólica 80% (v/v). Os extratos obtidos foram liofilizados e aplicados em concentrações conhecidas aos cultivos de M. aeruginosa, em meio ASM-1 otimizado. O monitoramento da concentração celular foi realizado a cada 48 h por 10 dias. As diferenças estatísticas foram avaliadas através do método estatístico ANOVA repeated. A determinação da concentração de microcistina-LR foi realizada nas culturas contendo a concentração de extrato de maior efeito inibitório. Para a verificação de efeitos bacteriostáticos e bactericidas, ao final do período testado, os cultivos foram reinoculados em tubos de ensaio contendo apenas o meio de cultura estéril. Os extratos foram avaliados quanto à presença de metabólitos secundários e à toxicidade aguda sobre Daphnia magna. Os experimentos apresentaram valores de crescimento elevados no meio que continha maiores concentrações de P e Fe. Os extratos inibiram significativamente o crescimento da cepa quando foram aplicados na concentração de 500 mg.L-1, com exceção do extrato obtido a partir de S. montevidensis em que o efeito inibitório sobre as células foi o menor observado. O extrato com maior efeito inibitório foi obtido de partes aéreas de M. cf. aquaticum pois a taxa de inibição foi de 99,1% na concentração de 500 mg.L-1. As análises de microcistina evidenciaram que para o extrato de E. cf. acutangula a redução do crescimento foi acompanhada de aumento na produção de microcistina-LR de 216 para 610 ppb. Nos testes com o extrato de S. montevidensis a concentração de toxina sofreu pouca alteração, aumentando de 216 para 222 ppb. Efeitos bactericidas foram verificados para a exposição aos extratos de E. cf. acutangula, L. cf. peruviana e M. cf. aquaticum, uma vez que após reinoculadas não foram verificados crescimentos celulares. Para os extratos de E. azurea, P. cordata e T. domingensis não foram observados efeitos tóxicos, por outro lado, a maior toxicidade ocorreu para S. montevidensis, pois 100% dos organismos apresentaram imobilidade na concentração de 50 mg.L-1. Considerando os dados de inibição e de toxicidade foi possível constatar que o extrato obtido de L. cf. peruviana apresentou maiores vantagens em sua aplicação. Os resultados obtidos indicam a possibilidade futura da aplicação de extratos para a remediação de florações e mostram, também, a necessidade de investigações fitoquímicas e toxicológicas mais detalhadas no sentido de identificar as substâncias ativas no controle de florações, de forma a potencializar a ação destas e minimizar seus efeitos tóxicos. / Cyanobacteria proliferate rapidly in eutrophic environments and may be able to synthesize toxins that block water resources use. The cyanobacterium Microcystis aeruginosa is widely distributed, being a potential producer of hepatotoxins called microcystins. The risks to human health of these substances demands methods to control these microorganisms in water. In order to investigate possible inhibitory effects of phytochemical compounds produced by aquatic macrophytes on the growth and microcystin production of Microcystis aeruginosa, the present study used aquatic macrophytes hydroalcoholic extracts of seven species (Eichhornia azurea, Eleocharis cf. Acutangula, Ludwigia cf. peruviana, yriophyllum cf. aquaticum, Pontederia cordata, Sagittaria montevidensis and Typha domingensis). The culture medium ASM-1 was optimized with respect to pH, nitrogen, phosphorus and iron through a factorial design. For extracts preparation, the seven species of aquatic macrophytes were collected, processed and submitted to extraction process solution ethanol 80% (v/v). The extracts were lyophilized and applied in known concentrations to cultures of M. aeruginosa, in optimized ASM-1 medium. Cell concentration was determined every 48 h for 10 days. Statistical differences were evaluated using ANOVA repeated. The microcystinLR concentration was determined in cultures containing greater inhibitory effect extract concentration. Evaluation of bacteriostatic and bactericidal effects at the end of tested period, the cultures were reinoculated into test tubes containing only sterile culture medium. The extracts were evaluated for the presence of secondary metabolites and acute toxicity on Daphnia magna. The experiments showed high growth rates in medium containing higher concentrations of P and Fe. Hydroalcoholic extracts inhibited the growth of Microcystis aeruginosa strain, more effective when applied at a concentration of 500 mg L-1, except for tests performed with S. montevidensis in that the mean inhibitory effect on the cells was the lowest observed. The extract with the highest inhibitory effect was obtained from aerial parts of M. cf. aquaticum in which the inhibition rate was 99.1%. The analyzes showed that microcystin for the extract of E. cf. acutangula the greatest cellular inhibition was accompanied by an increase in microcystin-LR production from 216 to 610 ppb. In tests with S. montevidensis extract the concentration of toxin was few changed, increasing from 216 to 222 ppb. Bactericidal effects were observed for exposure to extracts of E. cf. acutangula, L. cf. peruviana and M. cf. aquaticum. For extracts of E. azurea, P. cordata and T. domingensis toxic effects were not observed. The major toxicity was observed for S. montevidensis, in which 100% of organisms presented immobility in concentration of 50 mg.L-1. Considering inhibition and toxicity data was found that L cf. peruviana extract showed more advantages on its application. The results indicate the possibility of future application of extracts for blooms remediation and also show the need for detailed toxicological and phytochemical investigations in order to identify the active compounds in blooms control and minimize their toxic effects.

CNPq / A poluição ambiental causada pelas indústrias tem elevado a concentração de poluentes no ambiente, principalmente nas águas. Entre os mais diversos contaminantes, temos os metais, podendo ou não ser pesados/tóxicos, gerando efluente de difícil tratamento quando em baixas concentrações. A busca por medidas alternativas de tratamentos de efluentes de águas residuais, tem levado a estudos utilizando de técnica de fitorremediação através das mais diversas matrizes (plantas, fungos, bactérias) como formas de tratamento de polimento para remover contaminantes por meio de biossorção/bioacumulação. No intuito de se utilizar a técnica de fitorremediação para remoção de metais do ambiente, realizou-se o bioensaio com a macrófita Pistia stratiotes. Realizaram-se os bioensaios com indivíduos saudáveis de P. stratiotes aclimatadas em casa de vegetação, em condições de temperatura e luminosidade ambiente, durante 28 dias de cultivo. Os cultivos foram realizados em recipientes de vidro contendo 1 L da solução hidropônica com cromo (VI) na forma de dicromato de potássio, com concentração na faixa de 0,10 a 4,90 mg L-1. Os experimentos foram realizados por Delineamento Central Composto Rotacional (DCCR), onde a cinética da bioacumulação e a fluorescência da clorofila a foram monitoradas em indivíduos de P. stratiotes durante o cultivo. As coletas das amostras e da solução de cultivo foram realizadas conforme o DCCR. Os teores de cromo foram dosados em amostras de P. stratiotes e nas soluções remanescentes pela metodologia de espectrometria de absorção atômica por chama. A tolerância de P. stratiotes em relação à exposição ao cromo (VI) foi analisada por parâmetros da atividade fisiológica, por meio da fluorescência da clorofila a, utilizando-se o fluorômetro portátil PAM (Pulse Amplitude Modulation). O desenvolvimento de P. stratiotes e sua biomassa foram relacionados ao fator tempo, enquanto que as capacidades de bioacumulação foram fortemente influenciadas pelos fatores tempo e concentração de cromo (VI). Os parâmetros da fluorescência da clorofila a foram afetados pelo tempo de exposição nos bioensaios. Obteve-se maior remoção do metal pela raiz em relação a folha, alcançando alta taxa de remoção do metal em solução. Os dados experimentais da cinética de remoção foram representados pelos modelos cinéticos de Langmuir Irreversível, Langmuir Reversível, Pseudo-primeira Ordem e Pseudo-segunda Ordem, sendo que o melhor ajuste para a solução de cultivo foi o modelo de Langmuir Reversível com R² 0,993 e para a planta o melhor modelo sendo o Pseudo-segunda Ordem com R² 0,760. / The environmental pollution caused by industries has increased the concentration of pollutants in the environment, especially in water. Among the most diverse contaminants, there is the metals, who may or may not to be heavy/toxic, causing effluent of difficult treatment when in low concentrations. The search for alternative measures of wastewater effluent treatment has led to studies using phytoremediation technique through the various matrices (plant, fungi, bacteria) as means of polishing treatment to remove contaminants by means of biosorption/bioaccumulation. In order to use the phytoremediation technique for removing metals of the environmental, it have been performed bioassay with the macrophyte Pistia stratiotes. The bioassays were realized with healthy plants of P. stratiotes acclimatized in a greenhouse, at room temperature and lighting conditions during 28 days of cultivate. The cultivations were performed in glass vessels containing 1 L of the hydroponic solution with chromium (VI) in the potassium dichromate form with concentration range 0.10 to 4.90 mg L-1. The experiments were performed by Outlining Central Composite Rotational (OCCR), where the kinetics of bioaccumulation and chlorophyll a fluorescence were monitored in plants of P. stratiotes during cultivation. The collections of the samples and cultive solution were performed according to the OCCR. The chromium levels were measured in samples of P. stratiotes and the remaining solutions by the methodology of atomic absorption spectrometry by flame. The tolerance of P. stratiotes in relation to exposure to chromium (VI) was analyzed by parameters of physiological activity by means of chlorophyll a fluorescence, using the portable fluorometer PAM (Pulse Amplitude Modulation). The development of P. stratiots and their biomass were related to the time factor, while bioaccumulation capacities were strongly influenced by factors of time and chromium concentration (VI). The chlorophyll fluorescence parameters were affected by chromium and the exposure time at the bioassays. It was obtained an higher metal removal from the root in relation to the sheet, reaching a high rate of metal removal in solution. The experimental data removal kinetics were represented by kinetic models Irreversibly Langmuir, Reversible Langmuir, Pseudo-first Order and Pseudo-second Order, and the best fit for the culture solution was the Reversible Langmuir model with R² 0.993 and for the plant the best model was Pseudo-second order with R² 0.760.

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

As plantas de aguapé foram cultivadas em por oito dias em água contendo 0,05 e 0,50 mM de CdCl2. A relação entre a toxicidade do cádmio (Cd) e as reações oxidativas foram estudadas, bem como os efeitos do metal no metabolismo de nitrogênio. A atividade da superóxido dismutase foi alterada pelo metal, com o desaparecimento de isoformas após oito dias de tratamento, A atividade da catalase em folhas aumentou durantes os dois primeiros dias tratamento a após este período foi registrado queda na atividade da enzima, em raízes a atividade foi detectada somente em plantas expostas ao metal por um dia e apresentou um aumento. A glutationa redutase de modo geral apresentou uma queda na atividade durante os tratamentos. A atividade da glutationa S-transferase aumentou com um e quatro dias de tratamento e mostrou diminuição em plantas coletadas com dois e oito dias. Foram encontrados indícios de maior peroxidação lipídica em plantas submetidas a maior dose do metal por quatro dias. Com relação ao metabolismo de nitrogênio as plantas apresentaram uma atividade da enzima nitrato redutase mais elevada em folhas após oito dias de exposição. A quantidade de nitrato foi encontrada nas folhas foi menor que a encontrada em raiz exceto em plantas submetidas à dose maior do metal por oito dias. A concentração de aminoácidos solúveis foi maior nas folhas com destaque para as folhas das plantas expostas por oito dias a maior concentração de Cd. O metal pesado provocou queda nos níveis de clorofila das plantas, acentuada após oito dias de exposição. O mesmo foi notado para o acúmulo de biomassa, plantas submetidas a menor dose de Cd tiveram menor crescimento enquanto plantas expostas a maior dose praticamente não cresceram ou tiveram perdas de matéria fresca. O percentual de nitrogênio foi maior em folhas com valores variando em torno de 4% enquanto em raízes o percentual de nitrogênio se manteve em torno de 2%. De acordo com os dados podemos concluir que o Cd induziu fitotoxicidade em plantas de aguapé, interferindo em vários processos metabólicos. / Plants of hyancinth were treated during 8 days in water containing 0,05 and 0,50 mM of CdCl2 under natural light in a glasshouse maintained at 25-32°C with a 16 h photoperiod. The effect of cadmium on oxidative enzymes and nitrogen metabolism was studied. After 8 days an alteration on SOD activity was observed when the pattern of bands was analyzed by electrophoresis. The activity of catalase in the leaves increased after 2 days of exposition to the metal followed by a decreasing after this period, whereas in the roots the activity was detected only in the first day being higher in the plants exposed to the metal when compared to the control. The activity of glutathione reductase decreased during the experiment, whereas the activity of glutathione S-transferase increased in the 1st and 4th days and decreased in the 2nd and 8th days. The results suggest a lipidic peroxidation in the plants exposed during four days to the highest metal concentration. When the nitrogen metabolism was concerned, the activity of nitrate reductase was shown to be changed as an effect of the metal toxicity, being predominant in the leaves in the beginning of the experiment, but in the 8th day the roots appeared to take over this function. The highest concentration of nitrate was observed in the roots, except for the plants exposed to the highest metal concentration, whereas the highest soluble amino acids concentration was observed in the leaves. Also the effect of the metal was observed on the chlorophyll content and the biomass accumulation. The highest nitrogen content was observed in the leaves showing an average of 4%, whilst the roots showed an average of 2%. According to our results the Cd inducing phytotoxicity on water hyacinth plants interfering in several physiologic processes.

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

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Determina a variabilidade genética da N. rudgeana em ambientes aquáticos de áreas de savana no estado de Roraima, associando-as com as variáveis limnológicas. / It determines the genetic variability of N. rudgeana in aquatic environments of savanna areas in the state of Roraima, associating them with the limnological variables.

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

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005Bitstream added on 2014-06-13T18:09:43Z : No. of bitstreams: 1 cruz_nc_me_prud.pdf: 1504734 bytes, checksum: 24dad2fab48cdca8018cdd5f1df08e04 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nos últimos anos, infestações de plantas aquáticas em reservatórios estão sendo estudadas como um efeito do desequilíbrio causado pela poluição e represamento dos rios. A quantidade excessiva de plantas, conseqüente desse desequilíbrio, dificulta tanto a navegação como a produção de energia elétrica. Esse tipo de ocorrência, assim como a presença de algumas substâncias na água, provocam mudanças na radiância da mesma, registradas por sensores orbitais. Nesse sentido, técnicas de processamento e análise de dados de sensoriamento remoto podem se constituir em uma fonte complementar de dados e fornecer informações relacionadas ao grau de infestação de reservatórios. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo verificar a influência da resolução espacial de imagens multiespectrais na detecção e mapeamento de áreas infestadas por plantas aquáticas emersas em um reservatório de pequeno porte, através de utilização de procedimentos de análise multiescala e classificação supervisionada usando redes neurais artificiais. Para isso foram utilizadas imagens IKONOS multiespectrais (4 metros de resolução espacial) do reservatório de Salto Grande localizado na cidade de Americana- SP. Assim, foram geradas imagens multiescala, resultando em imagens de 8, 16 e 32 metros de resolução espacial. Na classificação das imagens, utilizando Redes Neurais Artificiais, os dados de entrada constituíram-se de imagens multiespectrais IKONOS (bandas 1, 2, 3 e 4), imagem de textura (banda do IVP), e uma imagem de índice de vegetação (NDVI). O procedimento metodológico adotado mostrou-se adequado para o mapeamento das variações espectrais da água e detecção das infestações por plantas aquáticas, nos vários níveis de resolução da imagem. Os resultados obtidos mostraram que a classificação pela rede neural, com os parâmetros... / In past few years, great infestations of aquatic plants in reservoirs have been studied as an effect of the environmental unbalance caused by pollution and damming of rivers. The excessive amount of plants, deriving from this unbalance, makes navigation and the production of electricity difficult. This kind of occurrence, as well as the appearance of some substances in the water, cause changes in the water radiance detected by satellite sensors. Thus, processing techniques and data analysis may be used as a complementary data source to give information related to the degree of infestation of these plants in reservoirs. So, the present dissertation aimed at verifying the influence of the spatial resolution of multispectral images in the detection and mapping of areas infested by aquatic plants in a small reservoir , through the use of multiscale analysis procedures and supervised classification using artificial neural networks. Multiespectral imagens IKONOS (spatial resolution of 4 meters) of the reservoir of Salto Grande, in the city of Americana-SP were used. So, multiscale images were generated, resulting in images of 8, 16 and 32 meters of spatial resolution. In the classification of these images, using Artificial Neural Networks, the input data was constituted of multispectral images IKONOS (bands 1, 2, 3 and 4), image of texture (band of NIR), and one image of vegetation index (NDVI). The method used was adequate to map the spectral variation of the water and to detect infested areas of aquatic plants in the various levels of resolution of the image. The results obtained showed that the classification by the parameters defined for the original image and applied in the training of the scheme adopted for the different resolution levels was satisfactory. Furthermore, an analysis was made comparing multiscale images classified through crossed comparison, which permits comparing...(Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:32:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissKST.pdf: 13913542 bytes, checksum: 7681a4b51b78be190931dfe95d238e30 (MD5) Previous issue date: 2002-02-26 / Universidade Federal de Sao Carlos / Macrophytes have a fundamental role in the functioning of aquatic ecosystems due to their high primary productivity, participation in the nutrient cycling, and interactions with many other components of the system. Many species of macrophytes can be bioindicator of the trophic state or succession stage of the system. In the present work the macrophyte communities of twelve lakes in the Middle Rio Doce (MG) and a cascade of six reservoirs (SP) were analysed, comparing systems naturally and artificially fragmented. Four sampling expeditions to the Rio Doce system and three to the Tietê were performed during the 2001 2002 period. The macrophyte species present were recorded, photographed and collected for herborization. The community was analysed in relation to the species richness, dominant species, the frequence of occurrence and the species composition similarity, intra and inter lake and reservoir systems. The relationship between species richness and lake morphometry was also analised. Macrophyte biomass was determined for selected stands, in order to verify the existence of temporal variations. In the lakes of Middle Rio Doce system a total of 53 species were registered, belonging to 25 genera and 23 families. The occurrence of Habenaria fastor Hoene (Orchidaceae) in this system of lakes was recorded for the first time. The highest richness occurred in the lakes Barra and Verde. Species composition varied considerably among lakes and between periods. No statistically significant relationships were found between species richness and variables related to lake morphometry, although a tendency of increase in the species richness as a function of the increase in the area and perimeter of the lakes was observed. In Tietê reservoirs a total of 48 species were found, belonging to 26 genus and 22 families. The species composition in the first three reservoirs (Middle Tietê) differed from that on the last three reservoirs (Low Tietê). The relationship among the species richness and reservoir morphometry was not statistically significant, however there was a tendency of decreasing richness as the reservoir area or perimeter increased. Twenty three species were shared among both systems; 23 exclusively on lakes of Middle Rio Doce and 18 exclusively in on Tietê reservoirs. The families Cyperaceae and Onagraceae were the ones represented by the highest number of species in both systems. Marked differences were found between the studied systems. The macrophyte species richness was higher in the Middle Rio Doce lakes than in the Tietê reservoirs. In the lakes the increase in the area and perimeter were factors directly related to the increase in species richness whereas in the reservoirs this relationship was inverse. Biomass of macrophytes in selected stands varied greatly between periods, however total biomass per areal unity was similar, although the highest values were recorded in Nova Avanhandava and Ibitinga reservoirs. The results of this study have indicated that the lakes of Middle Rio Doce being a naturally fragmented system, ancient and stable, have a higher macrophyte diversity, whereas the Tietê reservoirs, recently and artificially fragmented and also with greater instability have a lower diversity. Also, the species richness in the reservoirs appeared to be not directly related to the area and perimeter, variables which are representative of their most propitious habitats in natural systems. / As macrófitas aquáticas têm papel fundamental no funcionamento dos sistemas aquáticos devido às suas elevadas taxas de produtividade primária, importância na ciclagem de nutrientes e interações com diversos outros componentes do sistema. Muitas macrófitas podem ser bioindicadoras do grau de trofia ou do estágio sucessional do sistema. O presente trabalho analisou as comunidades de macrófitas aquáticas de doze lagos do médio rio Doce (MG) e de seis reservatórios em cascata no médio e baixo rio Tietê (SP), comparando sistemas fragmentados de forma natural e artificial. Foram realizadas quatro amostragens no médio rio Doce e três no médio e baixo rio Tietê, durante o período de 2001 a 2002. As espécies de macrófitas presentes foram registradas, fotografadas e coletadas para herborização. A comunidade foi analisada quanto à riqueza de espécies, espécies predominantes, freqüência de ocorrência, similaridade da composição de espécies dentro e entre os sistemas e quanto às possíveis relações com o estado trófico dos ambientes e com as variáveis morfométricas. A biomassa foi determinada para determinados bancos de macrófitas, visando observar a variação temporal da mesma. Para os lagos do médio rio Doce foram registradas 53 espécies, distribuídas em 25 gêneros e 23 famílias. A ocorrência de Habenaria fastor Hoene (Orchidaceae) foi registrada pela primeira vez neste sistema de lagos. A maior riqueza de espécies ocorreu nas lagoas da Barra e Verde. A composição de espécies variou consideravelmente entre os lagos e entre as épocas. Não foram verificadas relações estatisticamente significativas entre a riqueza de espécies e as variáveis morfométricas,embora tenham sido observadas tendências de aumento da riqueza de espécies em relação ao aumento da área e do perímetro dos lagos. Para os reservatórios do médio e baixo rio Tietê foram encontradas 48 espécies, pertencentes a 26 gêneros e 22 famílias. A composição de espécies nos três primeiros reservatórios (Médio Tietê) foi bastante diferenciada daquela dos três últimos (baixo Tietê). As relações entre a riqueza de espécies e as variáveis morfométricas não foram estatisticamente significativas, notando-se, porém, uma tendência de diminuição da riqueza em função do aumento da área e do perímetro dos reservatórios. Foram encontradas 23 espécies comuns aos dois sistemas; 23 exclusivas dos lagos do médio rio Doce e 18 exclusivas dos reservatórios do rio Tietê. Em ambos os sistemas as famílias Cyperaceae e Onagraceae estiveram representadas por maior número de espécies. Foram constatadas diferenças significativas entre os dois sistemas estudados. A riqueza de espécies foi maior para os lagos do médio rio Doce do que para os reservatórios do médio e baixo Tietê. Para os lagos o aumento da área e perímetro constituíram fatores diretamente relacionados ao aumento da riqueza de espécies enquanto para os reservatórios essa relação foi inversa. Os valores de biomassa para bancos de macrófitas amostrados nos dois sistemas mostraram variações acentuadas entre os períodos, contudo a biomassa por unidade de área foi similar, sendo os maiores valores registrados nos reservatórios de Nova Avanhandava e Ibitinga. Este estudo indica que os lagos do rio Doce sendo sistemas naturalmente fragmentados, antigos e estáveis contêm uma maior diversidade de macrófitas aquáticas enquanto os reservatórios oriundos de fragmentação artificial e recente, e por serem mais instáveis contêm menor diversidade de macrófitas e não diretamente correlacionadas com as variáveis morfométricas representativas dos habitats propícios às mesmas em ambientes naturais, como a área e o perímetro.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:33:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-07-11Bitstream added on 2014-06-13T20:25:33Z : No. of bitstreams: 1 fiorillo_cmt_dr_jabo.pdf: 399101 bytes, checksum: 0abac3d781532f7b3d6e83aad7d31df7 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Funep/Light / Sagittaria montevidensis é uma planta aquática emergente, de difícil controle desde que se tornou problemática em arroz irrigado. Infestante em corpos hídricos de usinas hidrelétricas, o biocontrole com o fungo Cylindrocarpon sp. empregado na estratégia inundativa, tem sido sugerido para manejo dessa macrófita onde o uso do controle químico tem se mostrado ineficiente devido ao desenvolvimento de resistência aos herbicidas inibidores da enzima ALS (acetolactato sintase). O presente trabalho foi conduzido em casa de vegetação e no laboratório de Controle Biológico de Plantas Daninhas Prof. Giorgio de Marinis, da FCAV – UNESP, Jaboticabal, visando avaliar a especificidade do agente de biocontrole em plantas não alvo de diferentes famílias botânicas e determinar a severidade da doença em função do número e intervalos de aplicações do bioherbicida, do período de orvalho e idade da planta além de estimar os efeitos de adjuvantes sobre o desenvolvimento de Cylindrocarpon sp. no controle de S. montevidensis. O fungo mostrou-se específico a S. montevidensis, não sendo constatado sintomas da infecção fúngica em plantas de interesse econômico e nas plantas aquáticas Pistia stratiotes, Eichhornia crassipes, E. azurea, Salvinia sp., Azolla caroliniana, Lemna minor, Heteranthera reniformis, Hydrocotyle verticillata, Pontederia rotundifolia, P. parviflora, P. cordata, Polygonum lapathifolium, Ludwigia sedoides, L. elegans, L. repens, L. helminthorrhiza, Potamogeton pectinatus, Cerathophylum demersum, Myriophyllum aquaticum, Egeria densa, E. najas, Najas guadalupensis, Hydrilla verticillata, Alternanthera phyloxeroides, Nimphoides indica. A doença foi mais severa quando o bioherbicida foi aplicado em plantas com 3 a 4 folhas e na fase de inflorescência, submetidas as condições de período de orvalho superior a 6 horas... / Sagittaria montevidensis is a very important aquatic in shallow water bodies in wetland rice, mainly recentely because tolerant biotipes is raising in areas with repetitive spraying with ALS inhibitor herbicide. The fungus Cylindrocarpon sp. has a good potential as biocontrol agent for this control action of this fungus against S. montevidensis under different conditions of spore concentration, dew period, number and intervals of spraying and surfactants adittion in the spraying solution. The fungus specificity also was evaluated in aquatic and crop plants. The fungus showed high specificity to S. montevidensis. The disease severity was more strong when the plants were inoculated a 3-4 leaf stage and during blooming. A dew period longer than 6 hours was enough for to reach the maximum disease severity. Two a three spraying with the fungus enhanced the disease severity comparing with a single application and the intervals of 21 days between spraying produced better control than intervals of 7 and 14 days. Among the surfactants, Silwet L-77AG and Iharaguen-S improved the disease severity while Energic and Herbitensil reduced the Cylindrocarpon sp. disease severity.