Este trabalho teve como objetivo geral estudar a viabilidade técnica de utilizar bagaço de cana como meio reativo de barreiras reativas permeáveis (BRP) para remoção de sulfato e metais de águas subterrâneas contaminadas. O estudo baseou-se em investigação experimental, por meio de ensaios laboratoriais de coluna, e em modelagem matemática, para a qual utilizaram-se também alguns dados obtidos em um estudo de caso de uma unidade industrial contaminada com sulfato e metais. Neste local contaminado, as características hidrogeológicas e topográficas propiciam a utilização de uma barreira reativa permeável como técnica de remediação. Barreiras reativas permeáveis são uma alternativa para remediação de águas subterrâneas que vem progredindo rapidamente na última década, a partir de ensaios de bancada e coluna em laboratório para implementação em escala real em campo. Três colunas bióticas foram montadas utilizando bagaço de cana como meio reativo e um material de base poroso constituído de areia e cascalho para fornecer adequada condutividade hidráulica, com a proporção de 1:28 em massa seca. Também foi adicionado ao meio reativo um inóculo bacteriano composto por esterco bovino dissolvido. Uma quarta coluna, sem inóculo e contendo um agente biocida, compôs o experimento branco (abiótico). Uma solução sintética foi introduzida nas colunas simulando condições da água subterrânea do estudo de caso, com velocidade de Darcy em torno de 2,0x10-7 m/s composta por sulfato e metais (zinco e níquel) com concentrações de 6.000 mg/L e 15 mg/L, respectivamente. Os resultados das análises da fase líquida das colunas bióticas apresentaram: (i) média da taxa de remoção de sulfato durante todo o tempo do experimento de 49 mg/L/dia; (ii) as concentrações de Zn e Ni diminuíram de 15 mg/L para valores não detectáveis pela técnica analítica utilizada (< 0,01 mg/L); (iii) aumento do pH de 5.5-5.8 para valores entre 6,8-8,0; (iv) redução do valor do potencial de óxido redução (Eh) para valores de até -200mV. Não foram observadas reduções das concentrações de metais e sulfato na fase líquida da coluna abiótica e os valores de pH e Eh permaneceram dentro das faixas iniciais. Análises nas fases sólidas das colunas bióticas por MEV e EDS após o término do experimento identificaram a presença de Ni, Zn, S e Mn, indicando a precipitação desses metais em forma de sulfetos. Estes elementos não foram detectados na fase sólida da coluna abiótica. Assim, pôde-se inferir que toda a remoção de sulfato verificada nas colunas bióticas pode ser atribuída a redução bacteriana de sulfato. A partir das condições experimentais dos ensaios, foi realizada a modelagem e o dimensionamento da BRP. Para a estimativa da cinética de redução de sulfato, aplicou-se a solução analítica de Van Genuchten para transporte de contaminantes com degradação, obtendo-se uma taxa de decaimento de primeira ordem de 0,01 dia-1. A determinação da espessura e tempo de residência da barreira foi realizada considerando que a concentração de sulfato na saída da barreira fosse menor ou igual a 250 mg/L. O resultado do dimensionamento de uma BRP preenchida com bagaço de cana e areia nas proporções de 1:28 em massa seca resultaria em uma BRP de 7,1 m de espessura, com tempo de residência de 950 dias, no local de estudo de caso. Caso fosse utilizado o dobro da proporção de bagaço de cana e areia em massa seca (1:14), a implantação da BRP apresentar-se-ia viável, com espessura aproximada de 4 m. Através destes resultados, pôde ser comprovada a hipótese de que bagaço de cana como substrato e esterco bovino como inóculo compõem um meio reativo viável para a redução de sulfato e precipitação de metais em uma BRP. / This research had as general objective to study the technical feasibility of use sugarcane bagasse as reactive medium of permeable reactive barriers (PRB) for removal of sulfate and metals from contaminated groundwater. The study was based on experimental investigation, through laboratory column tests and by mathematical modeling, for which data of a case study of an industrial unit contaminated with sulfate and metals was used. At this contaminated unit, the hydrogeological and topographical features propitiate the utilization of a permeable reactive barrier as remediation technique. Reactive permeable barriers are an alternative to groundwater remediation that comes progressing quickly in the last decade, from bench and column tests in the laboratory to full-scale implementation in the field. Three biotic columns were assembled using bagasse as a reactive medium and a porous base material consisting of sand and gravel to provide adequate hydraulic conductivity, with the proportion of 1:28 by dry mass. It was also added to the reactive medium a bacterial inoculum consisting of dissolved cow manure. A fourth column, without inoculum, and containing a biocidal agent composed the blank experiment (abiotic). A synthetic solution was introduced in columns simulating groundwater conditions of the case study, with Darcy velocity around 2, 0x10-7 m/s, composed by sulfate and metals (zinc and nickel) with concentrations of 6,000 mg/L and 15 mg/L, respectively. The results of the analyses of the liquid phase of the biotic columns showed: (i) the average of sulfate removal rate during all the time of the experiment of 49 mg/L/day; (ii) the concentrations of Zn and Ni decreased from 15 mg/L to non-detectable values by the used analytical technique (0.01 mg/L); (iii) increase in the pH of 5.5-5.8 for values between 6.8-8.0; (iv) reduction in the value of the oxidation-reduction potential (Eh) for values up to -200mV. The reductions were not observed in concentrations of metals and sulfate in liquid phase of abiotic column and the values of pH and Eh remained within the initial tracks. Analyses on solid phases of biotic columns by SEM and EDS after experiment finalization have identified the presence of Ni, Zn, S and Mn, indicating the precipitation of these metals in the form of sulfides. These elements were not detected in the solid phase of the abiotic column. So, it might be inferred that any reduction in sulfate removal biotic columns can be attributed to bacterial sulfate reduction. Base on the experimental conditions of the tests, it was conducted the modeling and PRB dimensioning. For the sulfate reduction kinetics estimation, the analytical solution of Van Genuchten was applied for contamination degradation and transport, obtaining a first-order decay rate of 0.01 day-1. The determination of the thickness and residence time of the barrier was performed considering the concentration of sulfate in the output of the barrier being less than or equal to 250 mg/L. The result of the dimensioning of the PRB filled with bagasse and sand in 1:28 dry mass ratios would result in a PRB of 7.1 m thick, with 950 days residence time on the site of case study. If the proportion of bagasse and sand were 1:14 by dry mass (twice), the deployment of the PRB would be feasible, with approximate thickness of 4 m. Through these results, it might be concluded that the hypothesis that sugarcane bagasse as a substrate and cow manure as inoculum make up a reactive medium viable for the reduction of sulfate and precipitation of metals in a PRB.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:21:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Thalita Nayara da Cunha Pereira.pdf: 9322382 bytes, checksum: 1877e7c3f1f8f09c603e2fdc8b382f77 (MD5) Previous issue date: 2012-08-09 / The deployment of the industry in São Paulo city is a phenomenon that originated in the second half of the nineteenth century. The technological resources and production systems adopted in more than a century of industrialization has resulted in environmental damage only now being properly assessed. The contaminated place in the floodplains of Tamanduateí river and along the railways - reflects the history of occupation of the territory of São Paulo. Thus, 41.31% of the 4131 areas currently diagnosed as contaminated by CETESB are located in the Metropolitan Region of São Paulo, especially the state capital, which holds approximately 31.17% - a third of the total. A great example of the consequence of the urban industrial expansion is Vila Carioca, Ipiranga s neighborhood, which was aggravated due to the Shell Company of Brazil, with small leaks over the years and careless operating practices, released contaminants in soil and groundwater, affecting neighboring land. The presence of environmental impacts is one aspect that has gained prominence in the discussions on models of change in urban centers. For urban areas previously occupied by industrial activities, it is necessary to develop specific public policy intervention. The recovery of attention to these areas is associated with the need for requalification of degraded urban areas and to curb the spreading irrational and irresponsible planning of cities, the consequences reflected in the economic, social, health and environment. Thus, it is essential to analysis and understanding how is the relationship between population and the urban environment, lifestyles, standards of production and consumption to assess and minimize risks.The implantation of the industry at São Paulo city is a phenomenon raised on the second half in the 19th century. The technologies sources and productions systems adopted in this period resulted in environmental liabilities that only now it has been correctly analyzed. / A implantação da indústria na cidade de São Paulo é um fenômeno que teve origem na segunda metade do século XIX. Os recursos tecnológicos e sistemas de produção adotados nesse mais de um século de industrialização resultaram em passivos ambientais que somente agora vêm sendo devidamente avaliados. A localização das áreas contaminadas nas várzeas do Rio Tamanduateí e ao longo das estradas de ferro reflete a história de ocupação do território paulista. Deste modo, 41,31% das 4.131 áreas atualmente diagnosticadas como contaminadas pela CETESB estão localizadas na Região Metropolitana de São Paulo, com destaque para a capital paulista, que concentra cerca de 31,17% um terço do total. Um grande exemplo da consequência dessa expansão da malha urbana e escalada industrial é a Vila Carioca, no bairro do Ipiranga, que teve como maior agravante em sua área a empresa Shell do Brasil que, com pequenos vazamentos ao longo dos anos e práticas operacionais pouco cuidadosas, lançou contaminantes no solo e águas subterrâneas, atingindo também terrenos vizinhos. A presença de impactos ambientais é um aspecto que vem ganhando relevância nas discussões sobre os modelos de alteração dos centros urbanos. Para as áreas urbanas anteriormente ocupadas por atividades industriais, faz-se necessário o desenvolvimento de políticas públicas específicas de intervenção. A retomada da atenção para essas áreas associa-se à necessidade de requalificação dos espaços urbanos degradados e da contenção do espraiamento irracional e sem planejamento responsável das cidades, cujas consequências refletem nos planos econômico, social, sanitário e ambiental. Desta forma, é imprescindível a análise e compreensão de como se dá a relação entre a população e o ambiente urbano, estilos de vida, padrões de produção e consumo para a avaliação e minimização de riscos.

Orientador: Kátia Luciene Maltoni / Resumo: Na região Noroeste do Estado de São Paulo, divisa com Mato Grosso do Sul, a construção da Usina Hidrelétrica-UHE de Ilha Solteira, em 1965, deu origem a extensas áreas degradadas, devido à remoção da vegetação e utilização do solo para formação do barramento do Rio Paraná. O subsolo exposto resultou em insignificante recuperação do Cerrado, ao longo do tempo, pois o material exposto é edaficamente insuficiente para dar suporte ao estabelecimento e desenvolvimento da vegetação, além da ausência de fatores como o banco de sementes e microrganismos, comuns nos 0,10 m superficiais dos solos. Com o objetivo de recuperar as condições ecológicas da área, em 2011/2012 deu-se início ações de restauração por meio da revegetação. O trabalho foi desenvolvido na Fazenda de Ensino, Pesquisa e Extensão (FEPE) da UNESP de Ilha Solteira, situada no Município de Selvíria, MS. Inicialmente a área foi mecanizada (escarificação a 0,40 m de profundidade), como condicionantes do subsolo foram incorporados resíduo orgânico - RO (macrófitas aquáticas) nas doses 0, 16, e 32 Mg ha-1 e resíduo agroindustrial - RA (cinza), nas doses 0, 15, 30 e 45 Mg ha-1, e parcialmente revegetada, com o plantio de mudas de 10 diferentes espécies arbóreas nativas do Cerrado (espaçamento 4,0 x 5,0 m). Transcorridos 5 anos da intervenção, avaliou-se o desempenho da técnica proposta por meio da Portaria CBRN 1/2015 do Estado de São Paulo, a qual estabelece o Protocolo de Monitoramento de Projetos de Restauração Ecológica, ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In the Northwest region of São Paulo State, on the border of Mato Grosso do Sul, the construction of Ilha Solteira Hydroelectric Power Plant, in 1965, give rise to extensives degradades areas, due to vegetation removal and soil use as part of rockfill material of Paraná River. The exposed subsoil resulted in negligible Cerrado recovery over time as the exposed material is edaphically unsuitable to support the establishment and development of the vegetation, besides the absence of factors such as seed bank and microorganisms, common in the 0.10 m superficial of the soil. In order to restore the area ecological conditions, in 2011/2012 restoration actions were initiated through revegetation. The work was developed at the Teaching, Research and Extension Farm (FEPE) of UNESP, Ilha Solteira Campus, located in Selvíria, MS. Initially the area was mechanized (chisel plowing at 0.37 m depth), the soil conditioners were incorporated, organic residue - RO (aquatic macrophytes) at doses of 0, 16, and 32 Mg ha-1 and agroindustrial residue - RA (ash from sugar cane), at doses of 0, 15, 30 and 45 Mg ha-1, and seedlings of 10 different native tree species of the Cerrado were introduced in the area (4.0 x 5.0 m spacing). After 5 years of intervention, the performance of the proposed technique was evaluated through the Ordinance CBRN 1/2015 of São Paulo State, which establishes the Protocol for Monitoring Ecological Restoration Projects, using as ecological indicators: land cover with native... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Adverse effects of the use of herbicides, such as toxicity to non-target species and production of persistent residues in soil and in surface water, have drawn attention and stimulated research to better understand the destination in the environment and to the development of efficient methods of decontamination. The Phytoremediation is a process based on the use of plants and their associated microbiota in order to extract, stabilize, metabolize, compartmentalize and / or degrade pollutants. In view of the exposured, this dissertation aimed to: 1) make a review on phytoremediation of soils contaminated with herbicides (Chapter I), 2) select plant species that show tolerance to the herbicide compound made by mixing Imazapic + imazethapyr (75 + 25 g e.a. L-1) to be tested for its phytoremediation efficiency (Chapter II), 3) evaluate the efficiency of plant species in the remediation of soil contaminated with the studied herbicide mixture, using the irrigated rice cultivar IRGA 417 as a bioindicator plant (Chapter III) and 4) evaluate the degradation of the herbicide compound formulated mixture of imazethapyr + Imazapic (75 + 25 g e.a. L- 1) in rhizosphere soil from the cultivation of Canavalia ensiformis, Glycine max, Lolium multiflorum, Lotus corniculatus, Stizolobium aterrimum and Vicia sativa (Chapter IV). The species espécies Avena strigosa, Lolium multiflorum, Secale cereale, Lotus corniculatus, Crotalaria juncea, Vicia sativa, Canavalia ensiformis, Stizolobium aterrimum, Glycine max and Raphanus sativus showed significant tolerance and phytoremediation potential, being efficient in descontaminating the soil with compost by the presence of the herbicide formulated mixture imazethapyr + Imazapic (75 + 25 g ai L-1). The highest metabolic activity, evidenced by the release of CO2 observed in soil vegetated with plant species Lutus corniculatus, Lolium multiflorum, Vicia sativa, Canavalia ensifromis, Stizolobium aterrimum and Glycine max, allows to infer that these species can influence the activity of the microbiota present in rhizosphere of the same, resulting in mineralization of the herbicides imazethapyr and Imazapic. / Os efeitos adversos da utilização de herbicidas como sua toxicidade para espécies não-alvo e produção de resíduos persistentes no solo e em águas superficiais, têm chamado a atenção e estimulado pesquisas para melhor compreensão do destino no ambiente e para o desenvolvimento de métodos eficientes de descontaminação. A fitorremediação é um processo baseado na utilização de plantas e sua microbiota associada com a finalidade de extrair, estabilizar, metabolizar, compartimentalizar e/ou degradar poluentes. Em vista do exposto, a presente dissertação de mestrado teve por objetivos: 1) fazer uma revisão de literatura sobre a fitorremediação de solos contaminados com herbicidas (Capítulo I); 2) selecionar espécies vegetais que apresentem tolerância à presença do herbicida composto pela mistura formulada de imazetapir + imazapique (75 + 25 g e.a. L-1) para serem testadas quanto sua eficiência fitorremediadora (Capítulo II); 3) avaliar a eficiência de espécies vegetais na remediação do solo contaminado com a mistura herbicida estudada, utilizando a cultivar de arroz irrigado IRGA 417 como planta bioindicadora (Capítulo III) e 4) avaliar a degradação do herbicida composto pela mistura formulada de imazetapir + imazapique (75 + 25 g e.a. L-1) em solo rizosférico proveniente do cultivo de Canavalia ensiformis, Glycine max, Lolium multiflorum, Lotus corniculatus, Stizolobium aterrimum e Vicia sativa (Capítulo IV). As espécies Avena strigosa, Lolium multiflorum, Lotus corniculatus, Crotalaria juncea, Vicia sativa, Canavalia ensiformis, Stizolobium aterrimum, Glycine max e Raphanus sativus apresentaram tolerância significativa e potencial fitorremediador, sendo eficientes na descontaminação do solo com presença do herbicida composto pela mistura formulada de imazetapir + imazapique (75 + 25 g e.a. L-1). A maior atividade metabólica, evidenciada pelo desprendimento de CO2, observada em solo vegetado com as espécies vegetais Lotus corniculatus, Lolium multiflorum, Vicia sativa, Canavalia ensiformis, Stizolobium aterrimum e Glycine max, permiti inferir que estas espécies podem influenciar a atividade da microbiota presente na rizosfera das mesmas, resultando na mineralização dos herbicidas imazetapir e imazapique.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-17T01:25:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T21:55:22Z : No. of bitstreams: 1 107118.pdf: 3239225 bytes, checksum: 20f35f5314933f1231586b6077faad74 (MD5) / Análise do programa Ação Corretiva Baseada no Risco (RBCA) com o objetivo de verificar se é adequada sua aplicação em contaminações de solos e águas subterrâneas por mistura de gasolina e etanol no Brasil. O RBCA é um programa que utiliza análise de risco para seleção de parâmetros de remediação de contaminações. Estudo e simulações dos modelos matemáticos de transporte e degradação dos contaminantes benzeno, tolueno e xileno (BTX) contidos no programa RBCA apontando as falhas dos modelos nos casos de simulações com gasolina brasileira que é misturada com etanol.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3420.pdf: 2614487 bytes, checksum: f5253a1d38ba330cdd10daa1e3e451b4 (MD5) Previous issue date: 2010-11-19 / Financiadora de Estudos e Projetos / Due to the growing concern with the environment and the welfare of future generations the search for the restoration of degraded areas and the reestablishment of equilibrium between the anthropogenic and natural environments are nowadays highlighted. The Ibirité Reservoir (Ibirité-Sarzedo, MG) is an example of water body impacted by the disorganized urbanization and strong industrial development in the metropolitan Belo Horizonte, MG, SE Brazil. The reservoir, built by the REGAP-Petrobras in the sixties to supply water to its industrial processes, is a eutrophic water body due to the continuous contribution of urban sewage (external loading) and the consequent internal loading of nutrients (mainly of phosphorus), the primary element responsible for the eutrophication process. Among the existing technologies for the treatment of eutrophic sediment focusing on the P immobilization is the artificial supply of nitrate as an electron acceptor to the stimulation of the natural denitrification process. In this stimulation process, the different geochemical forms of reduced iron are oxidized to iron (III) oxi-hidroxides that adsorbs the phosphorus present in the sediment pore water. In addition to that, the metallic sulfides and the organic matter are oxidized as well. This work aimed at the development of laboratory experiments in a bench scale (microcosms) in which sediments and water of the Ibirité reservoir were treated with nitrate addition in order to evaluate the organic matter transformations from caused this treatment. The results indicate that there was, in the treatment microcosms, an increase in the redox potential, an almost complete abatement of the acid volatile sulfide (AVS) of the sediments, and a significant reduction of available phosphorus in the water. The UVvis spectroscopy indicated differences in the spectral profiles between the control and treatment microcosms, but uniform trends along the experiment were not identified. The elemental analysis showed agreement with the results of AVS and nitrogen species in sediment pore water data, with the reduction of sulphur and nitrogen contents. / Diante da crescente preocupação com o meio ambiente e o bem estar das futuras gerações, destacam-se cada vez mais a busca pela recuperação das áreas degradadas e o restabelecimento do equilíbrio nas relações entre os meios natural e antrópico. A Represa Ibirité (Ibirité-Sarzedo, MG) é um exemplo de corpo de água impactado pela urbanização desorganizada e crescimento industrial da região metropolitana de Belo Horizonte, MG. A represa, construída pela REGAP-Petrobrás na década de 60 para suprimento de água em seus processos industriais, encontrase eutrofizada devido ao contínuo aporte de esgotos urbanos não tratados (carga externa) e à conseqüente carga interna de nutrientes, principalmente o fósforo, o principal responsável pelo processo de eutrofização. Dentre as tecnologias existentes para o tratamento de sedimentos eutrofizados, visando a imobilização do P, figura a adição de nitrato como um receptor de elétrons para o estímulo do processo natural de desnitrificação. Nesta estimulação, as diferentes formas geoquímicas de ferro reduzido são oxidadas a óxi-hidróxido de ferro (III) que adsorve o fósforo presente nas águas intersticiais, promovendo também, a oxidação dos sulfetos metálicos e a matéria orgânica presentes nos sedimentos. Neste trabalho o tratamento dos sedimentos e águas eutrofizados da Represa Ibirité foi avaliado em escala de bancada, utilizando microcosmos, onde se estudou a transformação da matéria orgânica presente nas águas de coluna, nos sedimentos e suas águas intersticiais. Os resultados indicam que houve, nos microcosmos-tratamento, um aumento do potencial redox do meio, um quase total abatimento do SVA dos sedimentos e uma redução do fósforo disponível nas águas em um nível bastante expressivo. As espectroscopias na região do UV-vis indicaram alterações nos perfis espectrais entre os microcosmos-controle e tratamento, sem, no entanto, identificar uma tendência uniforme ao longo dos períodos do experimento. A análise elementar foi concordante com os resultados de SVA e de espécies nitrogenadas nas águas intersticiais, pois mostram uma redução do teor de enxofre e de nitrogênio.

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Ciências Ambientais. / The development of studies and projects for the recovery or restoration of aquatic environments is of fundamental importance to understanding the mechanisms of diffusion of pollutants such as toxic metals, providing the identification of sources of pollution and the degree of extension of these pollutants. This work aimed to evaluate the role of aquatic sediments in the diffusion of heavy metals originating from Acid Mine Drainage Coal (DAM) and propose techniques for treatment and disposal of the material extracted in the process of environmental recovery in the estuary of the River Basin Urussanga river, located in the southeast of the State of Santa Catarina. The option of studying Urussanga River Basin, is justified by the fact that , among other basins coalfield , the least studied and to be inserted between one of the most critical regions of Brazil. This aquatic ecosystem receives many effluents generated by Acid Mine Drainage (DAM) and this causes it to become an environment with high concentrations of heavy metals in water and sediment. The study of the mechanisms of diffusion and the results related to contamination of the basin provided select appropriate techniques for management of contaminated sediment, these techniques ranging from dredging, treatment to final disposal of this material. Thus, the provision of safe and adequate sediment after removal and treatment constitutes an important factor to be best solved dredging projects in water resources, environmental restoration or recovery of aquatic ecosystems . / No desenvolvimento de estudos e projetos voltados para a recuperação ou restauração de ambientes aquáticos, é de fundamental importância a compreensão dos mecanismos de difusão de poluentes, tais como os metais tóxicos, proporcionando a identificação de fontes pontuais de poluição e o grau de extensão desses poluentes. Este trabalho teve como objetivo principal avaliar o papel dos sedimentos aquáticos na difusão de metais pesados oriundos da Drenagem Ácida de Mina de Carvão Mineral (DAM) e propor técnicas de tratamento e disposição do material extraído em processos de recuperação ambiental no estuário da Bacia Hidrográfica do Rio Urussanga, localizada no sudeste do Estado de Santa Catarina. A opção de estudar a Bacia Hidrográfica do Rio Urussanga, se justifica pelo fato de ser, dentre as demais bacias da região carbonífera, a menos estudada e por estar inserida entre umas das regiões mais críticas do Brasil. Este ecossistema aquático recebe muitos efluentes gerados pela Drenagem Ácida de Mina (DAM) e isto faz com que se torne um ambiente com elevadas concentrações de metais pesados na água e no sedimento. O estudo dos mecanismos de difusão e os resultados relacionados à contaminação da bacia proporcionaram selecionar técnicas adequadas de gerenciamento do sedimento contaminado, técnicas essas que vão desde a dragagem, o tratamento até a disposição final deste material. Desta forma, a disposição segura e adequada de sedimentos após sua remoção e tratamento constitui-se um importante fator a ser melhor equacionado em projetos de dragagem de recursos hídricos, recuperação ou restauração ambiental de ecossistemas aquáticos.

Neste trabalho, modela-se a ocorrência de contaminação de um aquífero hipotético por derramamento de substância tóxica e analisa-se a solução de descontaminação baseada na retirada do contaminante através de bombeamento feito por poços de extração. O projeto do sistema de remediação envolve a escolha do número de poços a serem instalados, suas localizações e vazões de modo a maximizar a quantidade de poluente extraída e ao mesmo tempo minimizar o custo total do sistema. A busca da solução ótima é feita de forma automática, através de um sistema paralelo de otimização por simulação numérica, composto por três subsistemas: (a) simulador numérico - resolve numericamente o modelo matemático do aquífero contaminado; (b) otimizador automático - implementa o método dos algoritmos genéticos para busca das localizações e vazões ótimas dos poços de extração; (c)sistema computacional distribuído - gerencia a distribuição e a execução paralela das simulações numéricas. Foram feitos experimentos em vários ambientes computacionais: homogêneo, heterogêneo, em grande escala, usando máquinas não dedicadas, interligadas por rede local e ambiente de grade, e seus resultados demonstram a aplicabilidade da metodologia. / In this dissertation, a hypothetical aquifer that has been contaminated by the dumping of toxic substances is modeled. The remediation strategy considered is based on withdrawal, which requires the removal of contaminated groundwater from the aquifer by pumping. The design of such a system involves the choice of the number of extracting wells to be installed, their locations and pumping rates,with the goal of maximizing the amount of contaminant extracted, while minimizing the cost of the system. To find the optimal solution, a numerical simulation optimization parallel system is used, which is composed by three subsystems: (a) numerical simulator - numerically solves the mathematical model ofthe contaminated aquifer; (b) optimizer - implements the genetic algorithm method to search for optimal locations and pumping rates for the extracting wells; (c)distributed computing system - manages the distribuition and parallel execution of the numerical simulations. Experiments were done in many different computational environments: homogeneous, heterogeneous, in large scale, using non dedicated computers, connected via local network, and computational grids, and their results demonstrate the methodologys applicability.

Submitted by JULIANA POLLONI SILVA null (ju_polloni@yahoo.com.br) on 2017-05-05T15:55:40Z No. of bitstreams: 1 Tese_UNESPSorocaba_JulianaPolloniSilva_2017.pdf: 5158035 bytes, checksum: 4293a506e5ebdca8245dde20cdbecec4 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-05-05T16:08:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_jp_dr_soro.pdf: 5158035 bytes, checksum: 4293a506e5ebdca8245dde20cdbecec4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-05T16:08:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_jp_dr_soro.pdf: 5158035 bytes, checksum: 4293a506e5ebdca8245dde20cdbecec4 (MD5) Previous issue date: 2017-03-07 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Produtos químicos capazes de causar desregulação endócrina em vertebrados e invertebrados têm sido detectados a baixas concentrações em ambientes aquáticos do mundo. Desta maneira, tornou-se de interesse mundial a busca por metodologias de remoção mesmos nos ambientes aquáticos. Por isso pesquisa teve como objetivo investigar três materiais (carvão ativado em pós – PAC, zeólitas naturais em pó – ZP e substâncias húmicas aquáticas – AHS) na remediação química e ecotoxicológica de 17ß-estradiol (E2) e 17α-etinilestradiol (EE2) em água mediante ensaios químicos e biológicos in vitro e in vivo. Uma concentração ambientalmente relevante de hormônios (30 ng.L-1) foi utilizada durante os ensaios em laboratório. Os resultados obtidos por meio de uma extensa relação de parâmetros morfológicos, reprodutivos e histológicos adotados permitiram concluir o significativo impacto dos HSFs sobre o desenvolvimento e manutenção de peixes expostos. Comprovou-se a superior eficiência do PAC em relação aos demais substratos na remoção de interferentes endócrinos (IEs) em água. Não obstante, suas propriedades não garantiram o mesmo desempenho com relação a amostras ambientais e, tampouco possibilitou a recuperação das injurias biológicas monitoradas após período de depuração investigado. Um estudo adicional também permitiu a elaboração de um protocolo histoquímico capaz de identificar a produção de vitelogenina (VTG) incitada pela exposição ao esteróide sintético EE2. / Chemicals with potential to cause endocrine disruption in vertebrates and invertebrates have been detected at low concentrations in the world's aquatic environments. Therefore, the search for removal methodologies in aquatic environments became a worldwide interest. The aim of this research was to investigate three materials (powered activated carbon - PAC, powered natural zeolites - ZP and aquatic humic substances - AHS) in chemical and ecotoxicological remediation of 17ß-estradiol (E2) and 17α-ethinylestradiol (EE2) in water through chemical and biological tests in vitro and in vivo. An environmentally relevant concentration of hormones (30 ng.L-1) was used during laboratory tests. The results obtained through an extensive list of morphological, reproductive and histological parameters showed the significant impact of HSFs on the development and maintenance of exposed fish. The superior efficiency of PAC was verified in relation to the other substrates in the endocrine disrupting chemicals (EDCs) removal in water. Nevertheless, their properties did not guarantee the same performance to the environmental samples, neither allow biological injuries monitored to be recovered after the period of depuration investigated. An additional study also allowed the development of a histochemical protocol capable of identifying the production of vitellogenin (VTG) prompted by exposure to the synthetic steroid EE2. / FAPESP: 2012/24495-6 / FAPESP: 2014/22733-2

Este trabalho teve como objetivo geral estudar a viabilidade técnica de utilizar bagaço de cana como meio reativo de barreiras reativas permeáveis (BRP) para remoção de sulfato e metais de águas subterrâneas contaminadas. O estudo baseou-se em investigação experimental, por meio de ensaios laboratoriais de coluna, e em modelagem matemática, para a qual utilizaram-se também alguns dados obtidos em um estudo de caso de uma unidade industrial contaminada com sulfato e metais. Neste local contaminado, as características hidrogeológicas e topográficas propiciam a utilização de uma barreira reativa permeável como técnica de remediação. Barreiras reativas permeáveis são uma alternativa para remediação de águas subterrâneas que vem progredindo rapidamente na última década, a partir de ensaios de bancada e coluna em laboratório para implementação em escala real em campo. Três colunas bióticas foram montadas utilizando bagaço de cana como meio reativo e um material de base poroso constituído de areia e cascalho para fornecer adequada condutividade hidráulica, com a proporção de 1:28 em massa seca. Também foi adicionado ao meio reativo um inóculo bacteriano composto por esterco bovino dissolvido. Uma quarta coluna, sem inóculo e contendo um agente biocida, compôs o experimento branco (abiótico). Uma solução sintética foi introduzida nas colunas simulando condições da água subterrânea do estudo de caso, com velocidade de Darcy em torno de 2,0x10-7 m/s composta por sulfato e metais (zinco e níquel) com concentrações de 6.000 mg/L e 15 mg/L, respectivamente. Os resultados das análises da fase líquida das colunas bióticas apresentaram: (i) média da taxa de remoção de sulfato durante todo o tempo do experimento de 49 mg/L/dia; (ii) as concentrações de Zn e Ni diminuíram de 15 mg/L para valores não detectáveis pela técnica analítica utilizada (< 0,01 mg/L); (iii) aumento do pH de 5.5-5.8 para valores entre 6,8-8,0; (iv) redução do valor do potencial de óxido redução (Eh) para valores de até -200mV. Não foram observadas reduções das concentrações de metais e sulfato na fase líquida da coluna abiótica e os valores de pH e Eh permaneceram dentro das faixas iniciais. Análises nas fases sólidas das colunas bióticas por MEV e EDS após o término do experimento identificaram a presença de Ni, Zn, S e Mn, indicando a precipitação desses metais em forma de sulfetos. Estes elementos não foram detectados na fase sólida da coluna abiótica. Assim, pôde-se inferir que toda a remoção de sulfato verificada nas colunas bióticas pode ser atribuída a redução bacteriana de sulfato. A partir das condições experimentais dos ensaios, foi realizada a modelagem e o dimensionamento da BRP. Para a estimativa da cinética de redução de sulfato, aplicou-se a solução analítica de Van Genuchten para transporte de contaminantes com degradação, obtendo-se uma taxa de decaimento de primeira ordem de 0,01 dia-1. A determinação da espessura e tempo de residência da barreira foi realizada considerando que a concentração de sulfato na saída da barreira fosse menor ou igual a 250 mg/L. O resultado do dimensionamento de uma BRP preenchida com bagaço de cana e areia nas proporções de 1:28 em massa seca resultaria em uma BRP de 7,1 m de espessura, com tempo de residência de 950 dias, no local de estudo de caso. Caso fosse utilizado o dobro da proporção de bagaço de cana e areia em massa seca (1:14), a implantação da BRP apresentar-se-ia viável, com espessura aproximada de 4 m. Através destes resultados, pôde ser comprovada a hipótese de que bagaço de cana como substrato e esterco bovino como inóculo compõem um meio reativo viável para a redução de sulfato e precipitação de metais em uma BRP. / This research had as general objective to study the technical feasibility of use sugarcane bagasse as reactive medium of permeable reactive barriers (PRB) for removal of sulfate and metals from contaminated groundwater. The study was based on experimental investigation, through laboratory column tests and by mathematical modeling, for which data of a case study of an industrial unit contaminated with sulfate and metals was used. At this contaminated unit, the hydrogeological and topographical features propitiate the utilization of a permeable reactive barrier as remediation technique. Reactive permeable barriers are an alternative to groundwater remediation that comes progressing quickly in the last decade, from bench and column tests in the laboratory to full-scale implementation in the field. Three biotic columns were assembled using bagasse as a reactive medium and a porous base material consisting of sand and gravel to provide adequate hydraulic conductivity, with the proportion of 1:28 by dry mass. It was also added to the reactive medium a bacterial inoculum consisting of dissolved cow manure. A fourth column, without inoculum, and containing a biocidal agent composed the blank experiment (abiotic). A synthetic solution was introduced in columns simulating groundwater conditions of the case study, with Darcy velocity around 2, 0x10-7 m/s, composed by sulfate and metals (zinc and nickel) with concentrations of 6,000 mg/L and 15 mg/L, respectively. The results of the analyses of the liquid phase of the biotic columns showed: (i) the average of sulfate removal rate during all the time of the experiment of 49 mg/L/day; (ii) the concentrations of Zn and Ni decreased from 15 mg/L to non-detectable values by the used analytical technique (0.01 mg/L); (iii) increase in the pH of 5.5-5.8 for values between 6.8-8.0; (iv) reduction in the value of the oxidation-reduction potential (Eh) for values up to -200mV. The reductions were not observed in concentrations of metals and sulfate in liquid phase of abiotic column and the values of pH and Eh remained within the initial tracks. Analyses on solid phases of biotic columns by SEM and EDS after experiment finalization have identified the presence of Ni, Zn, S and Mn, indicating the precipitation of these metals in the form of sulfides. These elements were not detected in the solid phase of the abiotic column. So, it might be inferred that any reduction in sulfate removal biotic columns can be attributed to bacterial sulfate reduction. Base on the experimental conditions of the tests, it was conducted the modeling and PRB dimensioning. For the sulfate reduction kinetics estimation, the analytical solution of Van Genuchten was applied for contamination degradation and transport, obtaining a first-order decay rate of 0.01 day-1. The determination of the thickness and residence time of the barrier was performed considering the concentration of sulfate in the output of the barrier being less than or equal to 250 mg/L. The result of the dimensioning of the PRB filled with bagasse and sand in 1:28 dry mass ratios would result in a PRB of 7.1 m thick, with 950 days residence time on the site of case study. If the proportion of bagasse and sand were 1:14 by dry mass (twice), the deployment of the PRB would be feasible, with approximate thickness of 4 m. Through these results, it might be concluded that the hypothesis that sugarcane bagasse as a substrate and cow manure as inoculum make up a reactive medium viable for the reduction of sulfate and precipitation of metals in a PRB.