Orientador : Prof. Dr. Andreas Friedrich Grauer / Coorientador: Dr.-Ing. Ulrich Vogt / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Mestrado Profissional em Meio Ambiente Urbano e Industrial. Defesa: Stuttgart, 31/07/2017 / Inclui referências : f. 96-100 / Resumo: O uso da vegetação para absorver poluentes do ar no meio ambiente urbano está sendo avaliado por uma experiência de parede de musgo de 100 m ao longo da estrada B14 em direção ao centro da cidade de Stuttgart, na Alemanha. Para o estudo, o equipamento de medição de poluentes do ar deve ser instalado corretamente para obter valores precisos que representam as condições em cada ponto de amostragem. Para fazer isso, amostras de ar de diferentes pontos de entrada são sugados e transportados para um container de medição localizado centralmente onde os analisadores estão localizados. O objetivo das tubulações é transportar amostras de ar de pontos diferentes para apenas um analisador para evitar desvios específicos do dispositivo e para simplificar a calibração. Sabe-se que o transporte de amostras de ar através de longos tubos horizontais pode levar a perdas de partículas, especialmente partículas de aerossol ultrafinas dp < 100 nm devido à difusão browniana e partículas mais grossas dp > 3 ?m devido à sedimentação gravitacional. Este artigo apresenta os resultados de um estudo na Alemanha para determinar as perdas de partículas na amostragem e transporte de ar através de longos tubos para avaliar a eficiência das paredes verdes para capturar poluentes atmosféricos urbanos. Os resultados mostraram a melhor solução possível utilizando um tubo de cobre de 22 mm de diâmetro interno e duas secções de 25 m de comprimento para a gama de partículas de aerossol ultrafinas foram: 10 nm = 95%; 20 nm = 90%; 30 nm = 96%. 50 nm = 91%; e 100 nm = 87%. Como o objetivo desta pesquisa foi encontrar uma solução de tubo viável para realizar medidas representativas sem perdas significativas de partículas como uma estratégia de amostragem para avaliar o uso de paredes verdes para capturar poluentes atmosféricos urbanos ou tráfego, foi obtida com o respectivo material de tubos de cobre. Palavras-chave: Poluição do ar. Barreiras verdes. Musgo e Poluentes do Ar. Controle de Poluição do Transporte. Amostragem de Poluentes Atmosféricos. / Abstract: The use of vegetation to absorb air pollutants in the urban environment is being evaluated by a 100 m long Moss Wall experiment along the B14 road towards the center of the city of Stuttgart in Germany. For the study, the air pollutant measurement equipment must be installed correctly to obtain accurate values representing the conditions at each sampling point. To do this, air samples from different inlet points are sucked and transported to a centrally located measuring container where the analyzers are located. The purpose of the pipelines is to transport air samples from different points to only one analyzer in order to avoid device-specific deviations and to simplify the calibration. It is known that transporting air samples through long horizontal pipes can lead to particulate losses, especially ultrafine aerosol particles dp <100 nm due to Brownian diffusion and coarse particles dp > 3 ?m due to gravitational sedimentation. This article presents the results of a study in Germany to determine particle losses in sampling and transport of air through long tubes to evaluate the efficiency of green walls to capture urban air pollutants. The results showed the best feasible solution using a 22 mm internal diameter copper tube and two 25 m long sections for the range of ultrafine aerosol particles were: 10 nm = 95%; 20 nm = 90%; 30 nm = 96%. 50 nm = 91%; and 100 nm = 87%. As the objective of this research was to find a viable pipe solution to perform representative measurements without significant losses of particles as a sampling strategy to evaluate the use of green walls to capture urban air pollutants or traffic, was obtained with the respective material of tubes of copper. Keywords: Air Pollution. Green barriers. Moss and Air Pollutants. Transportation Pollution Control. Air Pollutant Sampling.

Resumo: O incremento da entrada de resíduos da nanotecnologia no ambiente e seus efeitos tóxicos na biota aquática ainda são pouco conhecidos, tem levado ao desenvolvimento da nanotoxicologia. Recentemente, um foco importante de pesquisa tem sido a elucidação dos efeitos biológicos da coexposição de poluentes já existentes nos sistemas, com a identificação do aumento ou a diminuição dos efeitos tóxicos. O objetivo desta pesquisa foi avaliar os efeitos da exposição à nanopartículas de prata (AgNP) em diferentes fases de vida do jundiá (Rhamdia quelen). Analisaram-se os efeitos após exposição hídrica no desenvolvimento de larvas e também a interação dos poluentes em exposição via oral (gavagem) em adultos. Primeiro avaliou-se a exposição às AgNP em diferentes concentrações (0,03, 0,3 e 3 ?g.mL-1) em varios tempos de exposição. Analisam-se taxa de eclosão, texa de sobrevivência e deformidades morfológicas. A exposição aos aglomerados de AgNP diminuiu a taxa de eclosão nas concentrações avaliadas. Observa-se o efeito do tempo e concentração de exposição na taxa de sobrevivência. As deformidades observadas foram: atraso no crescimento esquelético e torção da cauda, nadadeiras atrofiadas, edema ocular, deformidade facial, distensão do tórax e caquexia. A análise química demonstrou a maior incorporação de prata às 96hpf, reforçando os resultados encontrados na sobrevivência e deformidades, sugerindo a entrada ativa de prata nas ultimas horas de exposição. Foi desenvolvida uma modelagem matemática para avaliar os efeitos de xenobióticos sobre a dinâmica da população após a exposição em larvas para a espécie estudada, como uma ferramenta para analises de efeitos em nível populacional. Finalmente, foram avaliadas por meio de biomarcadores os efeitos de exposição isolada e coexposição às AgNP e ao Benzo(a)pireno (BaP) após exposição via oral por gavagem em indivíduos adultos da espécie. Os animais mantiveram-se em tanques rede em ambiente natural, e foram expostos a cada cinco dias durante 15 dias à doses de AgNP (0,03, 0,3 e 3 ?g.g-1), BaP (0,3 ?g.g-1) e coexposições dos poluentes. Biomarcadores bioquímicos (AChE, GST, GSH, LPO, PCO, METs e ?-ALAd) e análises histopatológicas foram realizadas em diferentes tecidos alvos (fígado, músculo, cérebro, rim anterior e posterior, sangue). A associação de ambos os contaminantes pode interferir com a toxicidade, comparativamente com a exposição isolada. Foi ativada a resposta oxidante das células, no entanto não apresnetou estresse oxidativo. O mecanismo de desintoxicação de agregados de nanopartículas de prata e a sua coexposição com BaP em adultos de Rhamdia quelen foi eficiente. A análise histopatológica de fígado, rim anterior e rim posterior demonstra uma resposta inflamatória generalizada após a exposição. Em síntese, as diferentes fases de vida do jundiá apresentam sensibilidades aos poluentes diferenciadas, mostrando que exposição na fase larval pode ocasionar maiores efeitos na sobrevivência, na fase adulta se observa uma resposta de indução do mecanismo de desintoxicação de xenobióticos, sendo esta eficiente. As simulações da dinâmica populacional realizadas com o modelo desenvolvido oferecem uma primeira aproximação dos efeitos tóxicos em nível populacional ao avaliar fases iniciais de desenvolvimento.

Orientador: Prof. Dr. Ricardo H. Moreton Godoi / Co-orientador: Prof. Dr. Andrea P. de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 28/10/2015 / Inclui referências : f. 91-99 / Área de concentração: Engenharia e ciência de materiais / Resumo: O material particulado (MP) tem sido considerado um dos principais poluentes atmosféricos, e muitos estudos vêm demonstrando a associação do MP com efeitos adversos à saúde. O MP com tamanho aerodinâmico menor do que 2,5 ?m (MP2,5) pode alcançar os alvéolos pulmonares e, por isso, tem sido associado com problemas cardiopulmonares. Este estudo objetiva avaliar a contribuição da poluição atmosférica advinda do MP2,5 em Curitiba, assim como determinar os possíveis efeitos na saúde da população devido à exposição a tal poluente e os custos monetários associados a tais efeitos. MP2,5 foi amostrado durante os anos de 2008 a 2015, diariamente, sobre filtros de policarbonato de 37 mm. Para tais amostragens foi utilizado o Impactador Inercial Harvard com corte de 2,5 ?m. As amostras de MP foram investigadas através de Análise Gravimétrica, Fluorescência de Raios-X, e de Transmitância de forma a quantificar as concentrações de MP2,5, seus elementos e BC (Black Carbon). As concentrações obtidas foram utilizadas para determinação do Fator de Enriquecimento (FE), medida da quantidade de cada elemento encontrado nas amostras em relação à concentração na natureza; aplicação da análise de componentes principais absoluta (APCA), visando à determinação das fontes do MP2,5. Fez-se também a determinação da fração de BC e BrC (Brown Carbon) com um amostrador automático. Investigou-se os riscos à saúde utilizando as concentrações elementais, de forma a avaliar os possíveis riscos gerados a uma pessoa pela exposição ao longo da vida pelo MP2,5. Aplicando-se o modelo linear generalizado com as distribuições de Poisson e Binomial negativa, determinou-se a associação do número de internações hospitalares no SUS devido a problemas circulatórios e respiratórios com a exposição ao MP2,5, possibilitando aferir os custos monetários do SUS com tais internações devido aos poluentes em questão. Com exceção dos elementos considerados terrígenos, todos os elementos encontrados estavam enriquecidos, implicando em que a região de estudo esta sobre grande influência de atividades antropogênicas. Além disso, pela APCA utilizando-se as concentrações diárias de MP2,5, BC e elementos, foram determinadas quatro fontes principais de MP2,5: veicular (60%), industrial e aerossol secundário (13%), solo (10%), e Manganês (0,03%). Pela metodologia do risco relativo relacionou-se de 2010 a 2014 um total de 133 e 768 internações devido a problemas circulatórios e respiratórios respectivamente, ocasionando um custo de R$ 212.544,00 e R$ 1.223.435,00 em virtude de problemas circulatórios e respiratórios respectivamente no, com um total de aproximadamente R$ 287.196,00 por ano. A avaliação de riscos à saúde determinou um risco insignificante para efeitos não carcinogênicos, e um risco de 100 pessoas desenvolverem câncer a cada 1.000.000 de pessoas ao longo da vida devido a exposição ao MP2,5, sendo 99 pessoas devido a exposição ao elemento Cr(VI) e 1 pessoa devido a exposição ao elemento Pb presente no MP2,5. Os resultados da APCA e FE pontuam para o fato de que as fontes automotivas são a principal fonte de poluição na região urbana de Curitiba, e tal poluição, com concentração média de 9,7 ?g m-³, comprovadamente encontra-se em níveis que causam efeitos deletérios à saúde humana. Palavras-chave: Poluição Atmosférica, Material particulado, Fontes Antropogênicas, Saúde humana. / Abstract: Particulate matter (PM) has been considered a mainly atmospheric pollutant and many researches have demonstrated the association of the PM with adverse health effects. The PM with an aerodynamic size less than 2.5 ?m (PM2.5) can reach the alveoli and that is the reason it has been associated with cardiopulmonary problems. Moreover, studies have demonstrated that the metals present in PM2.5 can be particularly toxic. This research aimed to evaluate de atmospheric pollution due to PM2,5 next to a residential area in Curitiba, Brazil, as well to quantify de possible health effects over the population exposed to such pollutant and the monetary costs associated to healthy implications.PM2.5 was collected daily from 2008 to 2015, in polycarbonate filters of 37 mm diameter. For the sampling the Harvard Inertial Impactor was used connected to vacuum pump at 10 L min-1 and a flow meter. The samples were subjected to gravimetric, X-Ray Fluorescence and Black Carbon (BC) analysis, intending to quantify PM2.5 concentrations, its elements and black carbon. Then, this concentrations were used do determine the enrichment factor (EF), a relation between the measurement of each element founded at the samples and the concentration at nature; and the principal component analysis (PCA) to access the sources of the PM. The fraction of BC and Brc (Brown Carbon) was determined using an automatic sampler. A risk assessment was performed to access the possible health risks the PM2.5 pollution can cause to population. All the analysed elements were very enriched, except by the soil elements, proving that the study region is the subject of considerable anthropogenic activity. Moreover, it was possible to determine four PM2.5 sources through the PCA analysis. The first component was assigned as vehicular source, contibuting to 60% of the mass, the second source was soil explaning about 10% of the mass, the third component with 13% of contribution was industrial and aerosol formation, and finally the fourth component explaning 0.03% of the mass was associated to a Manganese source. About 18% of the mass was not explained by the PCA. The relative risk method observed an influnce of PM2,5 over respiratory and circulatory hospital admissions in Curitiba. A non-cancer risk was determined as not significant, but close to the limit to become significant, and it was found an acceptable risk of one person develop cancer, generated mainly by Cromium. Such results point out the fact that the automotive sources are the major source of pollution at the urban area of Curitiba, furthermore, even the concentrations found being lower than other cities, that levels were found to cause injure to human health. Key words: Atmospheric Pollution, Particulate Matter, Antropic Sources, human health.

Submitted by LÍDIA DE AZEVEDO DUARTE null (lazevedoduarte@yahoo.com) on 2016-07-04T15:36:55Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Lídia de Azevedo Duarte.pdf: 2363305 bytes, checksum: efa260f700d1944dbbb8f78e537f82bb (MD5) / Rejected by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo a orientação abaixo: O arquivo submetido não contém a folha de aprovação. A versão submetida por você é considerada a versão final da dissertação/tese, portanto não poderá ocorrer qualquer alteração em seu conteúdo após a aprovação. Corrija esta informação e realize uma nova submissão contendo o arquivo correto. 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Agradecemos a compreensão. on 2016-07-07T19:13:57Z (GMT) / Submitted by LÍDIA DE AZEVEDO DUARTE null (lazevedoduarte@yahoo.com) on 2016-07-08T03:10:48Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Lídia Duarte 2.pdf: 2427239 bytes, checksum: 42c587d0dec38f33c9746c78a8b45621 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-07-12T13:59:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 duarte_la_me_rcla.pdf: 2427239 bytes, checksum: 42c587d0dec38f33c9746c78a8b45621 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-12T13:59:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 duarte_la_me_rcla.pdf: 2427239 bytes, checksum: 42c587d0dec38f33c9746c78a8b45621 (MD5) Previous issue date: 2016-06-20 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A alta atividade industrial e a utilização do petróleo como principal recurso energético atual são alguns dos fatores que colaboram com a frequente liberação dos produtos petroquímicos no ambiente. Ambientes marinhos são suscetíveis à contaminação por petróleo devido à sua estreita relação com as indústrias petrolíferas e micro-organismos derivados desses ambientes possuem potencial para atuar na biorremediação sob estas condições. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi analisar a detoxificação e degradação de amostras de petróleo bruto e óleo diesel, a partir da estruturação de dez consórcios microbianos compostos pelos seguintes micro-organismos em combinações variadas: quatro fungos ligninolíticos (basidiomicetos e não basidiomicetos) isolados de invertebrados marinhos, duas bactérias isoladas de reservatório de petróleo (off-shore), duas leveduras lipolíticas marinhas da Antártica e um fungo marinho lipolítico da costa brasileira. A avaliação da detoxificação dos compostos estudados foi realizada por meio da análise de toxicidade aguda em Microtox (Vibrio fischeri) e com o microcrustáceo Artemia sp. O consórcio constituído pelos micro-organismos Aspergillus sclerotiorum CBMAI 849, Cladosporium cladosporioides CBMAI 857, Bacillus sp. CBMAI 707 e Cryptococcus laurentii CRM 707, se destacou com 46% e 60% de sobreviventes de Artemia sp. quando incubado por 21 dias com óleo diesel e petróleo, respectivamente. Estes resultados corroboraram com os dados do microtox, que mostrou uma diminuição da toxicidade quando incubado com diesel, justificando a seleção deste consórcio para prosseguir nas etapas posteriores do trabalho. O planejamento experimental permitiu determinar condições ótimas de temperatura e agitação para o consórcio selecionado, o qual foi posteriormente submetido a dois planejamentos do tipo Plackett–Burman e os melhores ensaios obtidos foram validados experimentalmente. Os ensaios de validação confirmaram o potencial do consórcio na detoxificação dos poluentes estudados e o planejamento experimental possibilitou aumentar a concentração do diesel e utilizar apenas extrato de malte como fonte de carbono adicional, reduzindo o custo do processo. Para o petróleo, houve bons resultados com incubação a 7 dias, mostrando a possibilidade de redução do tempo de ensaio. Não foi detectada atividade de lacase, Manganês Peroxidase e Lignina Peroxidase nos ensaios de validação. A atividade de lipase foi maior nos ensaios com petróleo e óleo diesel do que na ausência destes, indicando que houve indução da atividade enzimática pelos poluentes. A análise de CG/EM mostrou mudanças na no perfil cromatográfico do petróleo e do óleo diesel após a incubação com os micro-organismos. Os resultados do presente trabalho destacam a relevância de micro-organismos de ambientes marinhos na detoxificação de poluentes ambientais e estimula novos estudos envolvendo a aplicação de consórcios microbianos marinhos na biorremediação, as enzimas envolvidas no processo e a avaliação da expressão gênica, por meio de estudos de metatranscriptômica. / The high industrial activity and the use of petroleum as the current primary energy resource are some of the factors that contribute to the release of petrochemical products in the environment. Marine environments are susceptible to contamination by petroleum due to its close relationship with the oil industry. Micro-organisms derived from these environments have the potential to act in bioremediation under these conditions. Thus, the aim of this study was to analyze the detoxification and degradation of crude oil and diesel samples by ten microbial consortia composed with the following microorganisms in combinations: four ligninolytic fungi (basidiomycetes and not basidiomycetes) isolated from marine invertebrates, two isolated from oil reservoir (off-shore), two marine lipolytic yeast from Antarctic and a marine lypolitic fungus from the Brazilian coast. The evaluation of detoxification was performed by acute toxicity analysis with Microtox (Vibrio fisheri) and the microcrustacean Artemia sp. The consortium composed by Aspergillus sclerotiorum CBMAI 849, Cladosporium cladosporioides CBMAI 857, Bacillus sp. CBMAI 707 e Cryptococcus laurentii CRM 707, showed 46% and 60% of Artemia sp. survivors after incubation for 21 days with diesel oil and petroleum, respectively. These results corroborate the microtox data, which showed a decrease in toxicity when incubated with diesel, justifying the selection of this consortium to the next steps of the study. The experimental design allowed us to determine optimal conditions of temperature and agitation to the selected consortium. Two Plackett-Burman experiments were carried out and the best assays were validated experimentally. Validation tests confirmed the potential of the consortium to detoxifify the pollutants. The experimental design enabled the increasing in diesel concentration and the use of only malt extract as additional source, reducing the cost of the process. For petroleum, results after 7 days of incubation showed the possibility of reducing the treatment time. Laccase, Manganese Peroxidase and Lignin Peroxidase activities were not detected in the validation experiments. The lipase activity was higher in the assays with petroleum and diesel oil in comparison with the assays without the pollutants, indicating that there was an induction on the enzymatic activity by the pollutants. The GC/MS analysis showed changes in the chromatographic profiles of petroleum and diesel oil after incubation with the micro-organisms. Results from the presente work, highlight the relevance of marine-derived micro-organisms in the detoxification of environmental pollutants and stimulate new studies in the field of marine consortium application, the enzymes involved in the process and the evaluation of gene expression by using metatranscriptomic approach. / FAPESP: 2014/13205-2

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-23Bitstream added on 2014-06-13T18:58:36Z : No. of bitstreams: 1 jorgetto_ao_me_bauru.pdf: 1335494 bytes, checksum: d21fa3d6e4e84d8143f5dbaab3a9b369 (MD5) / Metais constituem um dos poluentes que tem trazido grande preocupação ambiental atualmente, sendo necessário o desenvolvimento de técnicas para remoção destes de efluentes. Para tanto, materiais a base de sílica têm sido desenvolvidos para se realizar a extração em fase sólida deste tipo de poluente, devido a várias potenciais vantagens que estes materiais apresentam, como altas áreas superficiais específicas, estrutura ajustável de partículas e possibilidade de funcinalização. Portanto, o presente trabalho descreve a síntese de sílica mesoporosa utilizando Pluronic P123 como template para formação dos poros e a organofuncionalização do material com o lligante 4-amino-2-mercaptopirimidina, bem como sua posterior aplicação na remoção de Cu(II), Cd(II), Zn(II), Pb(II) e Ni(II) de meios aquosos. A sílica mesoporosa apresentou área superficial específica de 418 m2g1-1, e poros com diâmetro médio de 7,0 nm. Sua funcionalização foi constatada por espectroscopia vibracional em infravermelho, a qual indicou a presença de bandas de CH em 2955 e 2851 cm-1 e de C=C/C=N em 1588, 1512 e 1450 cm-1, após a funcionalização do material. Também foi realizada a análise elementar de N do mesmo, a qual forneceu um ancoramento de 0,1628 mmol de ligante por grama de sílica organofuncionalizada. O experimento cinético demonstrou que o material possui cinética lenta de adsorção para todas as espécies estudadas, e que seu processo adsorção apresenta maior tendência a ser descrita pelo modelo cinético de pesudo-segunda ordem. O pH mais adequado para ocorrência da adsorção dos íons demonstrou-se estar compreendido entre 5 e 6, em decorrência da menor concentração de íons hidrônicos no meio. Sob condições otimizadas de tempo e pH, foram determinadas as capacidades máximas de adsorção para... / Among pollutants, metals have become a great environmental problem nowadays, so it is very important to develop techniques to remove them from wastewaters. Silica based materials have been developed to perform the solid-phase extraction of such pollutants, due to many potential advantages these materials present such as high specific superficial area, adjustable particles structure and possibility of functionalization. In view of that, this work describes the synthesis of mesoporous silica using Pluronic P123 as pore template and its organofunctionalization with the ligand 4-amino-2-mercaptopyrimidine as well as its applications for the removal of Cu(II), Zn(II), Pb(II) and Ni(II) from aqueous media. The silica presented specific superficial area of 418m2g-1, and pores with average diameter of 7.0 nm. Its functionalization was verified through infrared vibrational spectroscopy, which indicated the presence of CH bands in 2955 and 2851 cm-1, and also of C=C/C=N bands in 1588, 1512 e 1450 cm-1 after the functionalization of the material. Elemental analysis was carried out, which allowed to calculate the amont of ligand coupled to the surface of the material, providing 0,1628 mmol of ligand per gram of organofuncitonalized silica. The kinetic experiments demonstrated that the material exhibits slow adsorption kinetics for all the studied species, and that its adsorption process can be described by the pseudo-second order Kinetic model. The optimum pH for the occurrence of the ions adsorption was found to be between 5 and 6, because of the lower hydronium concentration in the medium. Under optimized contact time and pH conditions. It was determined the maximum adsorption capacities for each metal species, obtaining 13,0 umol g-1 for Zn(II), 12,3 umol g-1 for Cu(II), 3,45 umol g-1 for Ni(II), 2,42 umol... (Complete abstract click electronic access below)

In questo lavoro vengono presentati dei modelli di dispersione analitici, per la qualità dell'aria, basati sulle equazioni di diffusione ed avvezione multidimensionali, in geometria Cartesiana. Questi modelli sono validi per un contaminante passivo e per condizioni di turbolenza omogenea e uniforme e velocità dei vento uniforme, che equivale ad emissioni a quote elevate che si verificano in condizioni di stabilità intermedia e in assenza di di una forte forza di "buoyancy". Le soluzioni sono ottenute con l'uso dei metodo della Trasformata Integralle Generalizzata e sono analitiche nel senso che nessuna approssimazione e fatta nella derivazione. L'idea di base dei metodo si sviluppa nelle fasi seguenti: costruzione di un paio di trasformate attraverso la soluzione di un problema di Sturm-Liouville; applica.zione della trasformata e della soluzione dei sistema di equazioni differenziali ordinarie risultanti; applicazione della trasformata inversa. Sono presentati le simulazioni numeriche e i confronti con risultati disponibili in letteratura. In queste simulazioni i coefficienti di dispersione sono stati considerati dipendenti sia dali a distanza dali a sorgente (caso bidimensionale e tridimensionale) sia dai loro valore asintotico (caso tridimensionale). / Neste trabalho são apresentados modelos de dispersão analíticos de qualidade do ar, baseados nas equações de difusão e advecção estacionárias bidimensional e tridimensional, na geometria cartesiana. Estes modelos são válidos para um contaminante passivo, sujeito a situações de turbulência homogênea e com velocidades do vento médio uniformes, ou seja, para abandonos elevados que ocorrem em condições de estabilidade intermediária e na ausência de fortes empuxos. As soluções são alcançadas com o uso do método da Transformada Integral Generalizada e são analíticas no sentido de que nenhuma aproximação é feita ao longo de sua derivação. A idéia básica do método consiste: elaboração de um par de transformadas pela solução do problema de Sturm-Liouville; aplicação da transformada integral e solução do sistema de equações diferenciais ordinárias resultantes e aplicação da transformada inversa. Simulações numéricas e comparações com resultados disponíveis na literatura são apresentadas. Nestas simulações foram considerados coeficientes de dispersão dependentes da distância da fonte (caso bidimensional e tridimensional) e o valor assintótico do coeficiente de dispersão (caso bidimensional). / In this work, analytical dispersion models for air quality are reportedo The models are based upon the multidimensional steady-state diffusion-advection equation, in the cartesian geometryo They are valid for a passive contaminant and for physical conditions of homogeneous turbulence and uniform mean wind speed, that means, for elevated contaminant releases that occur in intermediate stability conditions without strong buoyancyo The solutions are obtained using the Generalized Integral Transform Technique; they are analytical in the sense that no approximation is made along their derivationo The main idea consists of the steps: construction of a pair of transformation through the solution of a Sturm-Liouville problem, application of the integral transform and solution of result system of ordinary differential equations followed by the application of the inverse transformo Numerical simulations and comparisons with available results in the literature are presentedo In these simulations the dispersion coefficients were assumed to be dependent on the distance o f the source (two and three dimensional cases) as well its asymptotic bebaviour (two dimensional case).

Tendo em vista o atual renascimento do Programa Nuclear Brasileiro, o presente objetivo ´e estudar a dispersão de poluentes em possíveis cenários de emissões acidentais. Para tanto, apresenta-se a solução analítica para a equação de advecção-difusão tridimensional transiente, com perfil de vento e coeficientes de difusão turbulenta variáveis com a altura, que modelam a dispersão de poluentes na atmosfera. A equação é resolvida pela combinação da transformada de Laplace e da técnica GILTT (Generalized Integral Laplace Transform Technique). S˜ao consideradas duas situações de liberação de poluente radioativo na atmosfera: controlada e acidental. Para o caso de uma libera,c˜ao controlada, o modelo é avaliado em condições moderadamente instáveis usando o experimento de Angra dos Reis. S˜ao apresentados os resultados numéricos e estatísticos, comparando os resultados obtidos com dados experimentais. Como um exemplo de liberação acidental foi simulado o acidente de Fukushima-Daiichi utilizando dados obtidos por um modelo de mesoescala. / Given the current revival of the Brazilian Nuclear Program, the present goal is study the dispersion of pollutants in possible scenarios of accidental releases. Therefore, we present an analytical solution for the three-dimensional transient advection-diffusion equation, with variable wind field and turbulent diffusion coefficients depending on height, that model the dispersion of pollutants in the atmosphere. The equation is solved combining the Laplace transform and GILTT technique (Generalized Integral Laplace Transform Technique). Two situations of radioactive pollutant release in the atmosphere are considered: controlled and accidental. For the case of a controlled release, the model is evaluated at moderately unstable conditions using the experiment of Angra dos Reis. Numerical results and statistical comparisons between the results obtained and experimental data are shown. As an example of accidental release was simulated the Fukushima-Daiichi accident using data obtained from a mesoscale model.

Neste trabalho é apresentada uma solução para a equação de difusão-advecção tridimensional transiente para simular a dispersão de poluentes na atmosfera. A novidade deste trabalho, baseia-se no caráter analítico da solução, não disponível anteriormente na literatura. Para atingir este objetivo a equação de difusão-advecção tridimensional é resolvida combinando o método ADMM (Advection Diffusion Multilayer Method) e a técnica GITT (Generalized Integral Transform Technique). O método GITT ´e um método híbrido que resolve uma ampla classe de problemas diretos e inversos principalmente na área de Transferência de Calor e Mecânica dos Fluídos. No presente trabalho, o problema transformado é resolvido pelo método ADMM, uma solução analítica da forma integral baseada na discretização da CLP em subcamadas onde a equação de difusão-advecção é resolvida pela técnica da transformada de Laplace. Esse novo método foi denominado GIADMT (Generalized Integral Advection Diffusion Multilayer Technique). / In this work, is presented a solution for the nonstationary three-dimensional advectiondiffusion equation in order to simulate pollutant dispersion in atmosphere. The novelty of this work relies on the analytical character of the solution, not available before in the literature. To accomplish this objective the three-dimensional advection-diffusion equation is solved combining the ADMM (Advection Diffusion Multilayer Method) method and GITT (Generalized Integral Transform Technique) technique. The GITT (Generalized Integral Transform Technique) is a hybrid method that solves a wide class of direct and inverse problems, mainly in the area of Heat Transfer and Fluid Mechanics. In this work, the transformed problem is solved by the ADMM (Advection-Diffusion Multilayer Model) method, an analytical integral solution based on a discretization of the PBL in sub-layers where the advection-diffusion equation is solved by the Laplace transform technique. That new method was denominated GIADMT (Generalized Integral Advection Diffusion Multilayer Technique).

Neste trabalho é apresentada uma solução analítica para a dispersão vertical turbulenta em uma camada limite estável, para uma fonte área instantânea. Esta solução é obtida pela aplicação da transformada de Laplace na variável temporal da equação de difusão e também foi usado um coeficiente de dispersão derivado das teorias de similaridade local e da difusão estatística. A transformada inversa é ,obtida através do esquema numérico de quadratura Gaussiana. São apresentadas várias simulações para diversas alturas da fonte área e os resultados obtidos apresentaram boa comparação com os resultados disponíveis na literatura. / In this work is presented an analytical solution for vertical poluent dispersion of a instantaneous area source in an atmospheric stable boundary layer. This solution is obtained by the aplication ofLaplace Transform on the time-dependent, one dimensional diffusion equation and using the dispersion coefficient derived from local similarity and statistical diffusion theories. The In verse o f the Transform is achieved through numerical f scheme of Gausian quadrature. Numerical simulations and comparisions are reported for several heights o f the source and the results attained a good concordance with other results.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2014-05-26T12:04:32Z No. of bitstreams: 1 2013_HernanedeToledoBarcelos.pdf: 3394622 bytes, checksum: 2a2a51af44579b661ad2639dcc908716 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-05-26T14:23:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_HernanedeToledoBarcelos.pdf: 3394622 bytes, checksum: 2a2a51af44579b661ad2639dcc908716 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-26T14:23:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_HernanedeToledoBarcelos.pdf: 3394622 bytes, checksum: 2a2a51af44579b661ad2639dcc908716 (MD5) / Neste trabalho foram preparadas duas sílicas quimicamente modificadas, a partir da sílica gel 60, com área superficial específica (SBET) de 391,93 m2 g-1. As sílicas foram inicialmente modificadas via reação de silanização com a molécula de 3-aminopropiltrietóxissilano (APTES) formando o material denominado SiN, que em seguida foi funcionalizado separadamente com o pesticida ácido-2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) e com glutaraldeído por rota heterogênea, obtendo-se os materiais funcionalizados SiD e SiG respectivamente. Os materiais foram caracterizados através de análises elementares de C, H e N, medidas de porosidade, análises termogravimétricas, espectroscopia na região de infravermelho e RMN de 29Si e 13C. As análises elementares indicaram as quantidades de e 1,15 10-3 mol 2,4-D por grama de SiD e 1,57 10-3 mol de glutaraldeído por grama de SiG. As medidas de área superficial, volume de poros e de diâmetro médio de poros dos materiais, mostraram uma diminuição em relação ao material de partida. Os espectros de FTIR apresentaram bandas características dos grupos imobilizados na superfície das sílicas. As superfícies funcionalizadas (SiD e SiG) foram utilizadas na confecção de eletrodos de pasta de carbono quimicamente modificados e estes eletrodos foram utilizados na detecção eletroquímica dos micropoluentes 2,4-D e catecol em soluções aquosas diluídas, sendo que para o último, foi também testada uma composição de SiG com lacase suportada. Foram efetuados estudos de voltametria cíclica, determinando-se a presença de um par redox para o 2,4-D em 150 e 482 mV e de um par redox para o catecol em 180 e 455 mV. Medidas de diferencial de pulso para se determinar os pHs ótimos para a detecção das analito foram efetuadas nos intervalos de redução dos analitos, determinando-se os valores ótimos de pH 3 e pH 5 para a quantificação de 2,4-D e catecol respectivamente. Foram construídas curvas de corrente de pico em função da concentração do analito nos pHs ótimos, afim de ser atestar a viabilidade do uso dos materiais (SiD e e SiG) na obtenção como sensores eletroquímico, determinando-se assim os limites de detecção de 7,57 ppb para o 2,4-D e 0,300 ppb para o catecol. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this work, were prepared two chemically modified silica from silica gel 60 with specific surface area ( SBET ) of 391,93 m2 g- 1. The silicas were initially modified through silanization reaction with 3- aminopropyltriethoxysilane ( APTES ) forming SIN, which was then functionalized separately with the pesticide 2,4- dichlorophenoxyacetic acid (2,4- D) and glutaraldehyde through the heterogeneous route, thus obtaining the materials SiD and SiG respectively. The materials were characterized by elemental analyzes of C, H and N, measurements of porosity, thermogravimetric analysis, infrared spectroscopy and 29Si and 13C NMR. Elemental analyzes indicated amounts of 1,15 10-3 mol of 2,4-D per gram of SiD and 1,57 10-3 mol of glutaraldehyde per gram of SiG. The surface area measurement, pore volume and average pore diameter of the materials, showed a decrease compared to the starting material. FTIR spectra showed characteristics bands from immobilized groups on the silica´s surface. The functionalized surfaces (SiD and SiG) were used to manufacture carbon paste electrodes chemically modified and these were used in the electrochemical detection of catechol and 2,4- D micropollutants in dilute aqueous solutions, and for the last, it was also SiG tested with laccase supported sample. Cyclic voltammetry tests were carried out determining the presence of a redox couple for 2,4 -D in 150 and 482 mV and a redox pair to catechol at 180 and 455 mV. Measurements of differential pulse to determine the optimum pH for the detection of analyte were performed at intervals of analytes reduction, establishing the optimum values of pH 3 and pH 5 for quantification of 2,4-D and catechol, respectively. Curves of peak current as function of analyte concentration at optimum pH were performed in order to attest the viability of (SiD SiG) material as electrochemical sensors, the detection limits of 7,57 ppb to 2,4-D and 0,300 for catechol were found.